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EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA
DENSIDAD URBANA: LA REPERCUSIÓN
MEDIOAMBIENTAL DE LOS SISTEMAS
ESTRUCTURALES EN LA COMPACIDAD DE
UNA CIUDAD
PAULA LELIS RABELO
BARCELONA
2010
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
"EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA: LA REPERCUSIÓN MEDIOAMBIENTAL DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL EN LA COMPACIDAD DE UNA CIUDAD"
TESINA PRESENTADA A LA UNIVERSITAT POLITÉCNICA DE CATALUNYA PARA CONCLUSIÓN DEL
MÁSTER EN ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS I
PRESENTA: PAULA LELIS RABELO
TUTOR: PROFESOR D. JAIME AVELLANEDA DÍAZ-GRANDE
BARCELONA,
SEPTIEMBRE DE 2010.
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
WE CAN’T SOLVE PROBLEMS BY USING THE SAME KIND OF
THINKING WE USED WHEN WE CREATED THEM.
ALBERT EINSTEIN
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
AGRADECIMIENTOS
A mi querido tutor, D. Jaime Avellaneda, por su excelente asesoramiento
científico y predisposición incondicional en aclarar mis dudas.
A la Agència d'Ecologia Urbana de Barcelona, dónde he podido desarrollar
gran parte de esta tesina, en especial a la Da. Cynthia Echave, por sus valiosas
sugerencias y aportes durante el desarrollo de este trabajo.
Al D. Joan Ramón Blasco, por las consultas respecto al dimensionado
estructural de edificaciones.
A CYPE Ingenieros, en especial a David Guitard, por la asesoría en el manejo
del programa CYPECAD.
Al D. Gerardo Wadel, por su contribución en el análisis de los forjados
postensados, y aportes generales para el desarrollo del trabajo.
A FinnForest, en especial a D. David Rifà, por ofrecer información y material
necesario al análisis de los elementos en madera.
A la Da. Vanessa Gomes, por los aportes y consejos acerca de los materiales.
A mis amigos Juan Vázquez, por las discusiones y aportes en la definición del
tema, y Oscar Castillo y Fernanda Rizzardini, por la revisión del idioma y
especial amistad.
A todos mis compañeros del Máster, con los cuales he podido aprender
mucho, y compartir muy buenas experiencias a lo largo del curso.
Y, especialmente, agradezco a mis padres, João y Deolinda, y a mi hermano
Rafael, por todo el cariño, respeto e incentivo en toda mi vida, y por el apoyo
incondicional desde Brasil en la realización de este máster.
iii
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
RESUMEN
ABSTRACT
El indicador de densidad urbana es quizás uno de los más globales para
conocer el modelo de crecimiento de una ciudad y el grado de acierto en sus
políticas y planes de sostenibilidad. Respectando las condiciones de
habitabilidad de un ciudadano, es de suma importancia proyectar ciudades
más compactas, y utilizar la densidad urbana como herramienta para alcanzar
este objetivo.
También es sabido que la elección de los materiales en la construcción
civil tiene importancia fundamental en el impacto ambiental generado por las
edificaciones.
Por lo tanto, esta tesina evalúa el impacto medioambiental de algunas
soluciones estructurales edificatorias, y de cómo este impacto varía según el
aumento de la altura de la construcción. El objeto de análisis es la estructura,
ya que esta es la que permite elevar, o no, el número de pisos de un edificio.
Así, considerando algunas soluciones estructurales predeterminadas, se
establecen órdenes de magnitud de lo que representa, desde el punto de
vista medioambiental, densificar una ciudad con una determinada tecnología
constructiva u otra.
Resumiendo, el enfoque de esta tesina está justo en la transición de la
microescala a la macroescala, y propone que el análisis del impacto de los
sistemas constructivos sea considerado como un parámetro más en las
decisiones urbanísticas y de ordenación del territorio.
PALABRAS CLAVE:
medioambiental
densidad
urbana,
sistemas
estructurales,
impacto
The urban density indicator is perhaps one of the most complete to
understand the growth model of a city and the level of success in its policies
and plans for sustainability. Respecting the living conditions of a citizen, is
extremely important to project more compact cities, and take advantage of
urban density as a tool to achieve this goal.
It is also known that the material choices in the civil construction have
essential importance on the environmental impact generated by the buildings.
Therefore, this thesis evaluates the environmental impact of some
building structural solutions, and how this impact varies according to the
increase of the building height. The object of analysis is the structure, since
this is the one that can allow the raise, or not, in the number of floors of a
building. Thus, considering some predetermined structural solutions, this work
provides orders of magnitude of what it represents, from the environmental
point of view, densifying a city with a certain construction technology or
another one.
In short, the focus of this thesis is right on the transition from microscale
to macroscale, and suggests that the analysis of the impact in a building
system must be considered as one more parameter in planning decisions and
in territory arrangement.
KEYWORDS: urban density, building structural systems, environmental impact
iv
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
ÍNDICE
PORTADA__________________________________________________i
iii
AGRADECIMIENTOS___________________________________________
iv
RESUMEN/ ABSTRACT__________________________________________
03
1. INTRODUCCIÓN GENERAL Y OBJETIVOS __________________
03
05
07
1.1. LA EDIFICACIÓN Y EL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
1.2. LA DENSIDAD URBANA
1.3. LOS OBJETIVOS
2. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS ____________
08
2.1. ESTRUCTURAS EN BASE HORMIGÓN
2.2. ESTRUCTURAS EN BASE ACERO Y MIXTA
2.3. ESTRUCTURAS EN BASE MADERA
10
16
20
3. METODOLOGÍA __________________________________
26
3.1. LA ELECCIÓN DEL CASO DE ESTUDIO
3.2. LAS CUANTÍAS DE MATERIAL
3.3. LAS BASES DE DATOS UTILIZADAS
3.4. ALCANCES Y LIMITACIONES
26
28
33
39
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS____________________________
40
*Esta tesina fue impresa en papel certificado por el FSC.
4.1. ESTRUCTURAS EN BASE HORMIGÓN
4.1.1. SISTEMA H1
4.1.2. SISTEMA H2
4.1.3. SISTEMA H3
41
41
47
52
1
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.2. ESTRUCTURAS EN BASE ACERO
4.2.1. SISTEMA A1
4.3. ESTRUCTURAS EN BASE MIXTA
4.3.1. SISTEMA AH1
4.4. ESTRUCTURAS EN BASE MADERA
4.4.1. SISTEMA M1
4.4.2. SISTEMA M2
4.5. ANÁLISIS GLOBAL
4.5.1. LA EFICIENCIA COMPARADA DE LOS SISTEMAS
4.5.2. LA DENSIDAD URBANA Y EL IMPACTO AMBIENTAL
57
57
63
63
69
69
73
76
83
86
92
5. CONCLUSIONES__________________________________
96
6. BIBLIOGRAFÍA___________________________________
101
7. ÍNDICE REMISIVO_________________________________
101
103
108
7.1. LISTADO DE FIGURAS
7.2. LISTADO DE GRÁFICAS
7.3. LISTADO DE TABLAS
111
8. ANEXOS_______________________________________
111
115
118
120
124
128
8.1. CUANTÍAS DE MATERIALES EXTRAÍDAS DEL PROGRAMA CYPECAD
8.2. CUANTÍAS DE MATERIALES DE LOS SISTEMAS DE BASE MADERA
8.3. CÁLCULO DEL IMPACTO AMBIENTAL DEL ACERO - 40% DE RECICLAJE
8.4. TABLAS DEL CÁLCULO DE IMPACTO MEDIOAMBIENTAL – SIN RECICLAJE
8.5. TABLAS DEL CÁLCULO DE IMPACTO MEDIOAMBIENTAL – CON RECICLAJE
8.6. CÁLCULOS EN EL PROGRAMA ARCHISUN
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
1. INTRODUCCIÓN GENERAL Y OBJETIVOS
Esta tesina pretende evaluar el impacto medioambiental de soluciones
estructurales edificatorias, y de cómo este impacto varía según el aumento de
la altura de la construcción. Actualmente, hay diversos estudios acerca del
impacto medioambiental de los materiales en la construcción civil. Por otro
lado, hay también muchas investigaciones que evalúan las relaciones entre
densidad y sostenibilidad. Menos común, sin embargo, es hacer una
aproximación directa entre la escala del material constructivo y la densidad
urbana. Y justamente aquí se encuentra el enfoque de esta tesina.
Por lo tanto, en líneas generales, el trabajo abarca materiales
constructivos, altura de los edificios y densidad urbana. A continuación, se
exponen algunos conceptos que justifican y fundamentan el trabajo
propuesto, y una explicación en más detalle de sus objetivos.
de nuevo, consecuencias en el uso de los recursos en esa sociedad, así como
consecuencias en numerosos aspectos relacionados con su cohesión.
Según informe elaborado por Cuchí y Pagès para el Ministerio de Vivienda
Español (CUCHÍ, PAGÈS; 2007), existe una evidencia y un acuerdo cada vez
mayores en que la actividad humana está actuando sobre el clima mediante
el incremento en la atmósfera de la proporción de gases de efecto
invernadero. El sector del uso de energía en los edificios ocasiona en la
actualidad una quinta parte de las emisiones españolas, y su importancia
relativa está en alza (gráfica 01).
1.1. LA EDIFICACIÓN Y EL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
Las cuestiones ambientales afectan a la arquitectura en todos los niveles.
Foster (FOSTER; 2003) expone que, actualmente, los edificios consumen la
mitad de la energía utilizada en el mundo desarrollado, mientras que otra
cuarta parte se utiliza para el transporte. Por lo tanto, cabe a los arquitectos
proyectar con vistas a una disminución de estos niveles energéticos.
De acuerdo con el Libro Verde del Medio Ambiente Urbano (RUEDA;
2007), la edificación nace de la necesidad del establecimiento de las
condiciones ambientales y sociales adecuadas para acoger actividades
humanas en un espacio determinado y, por lo tanto, de la consecución de la
habitabilidad. El establecimiento y el mantenimiento en el tiempo de esas
condiciones requieren el uso de recursos de muy diversos tipos y en un
amplio abanico de actividades, lo que conecta la habitabilidad con la
sostenibilidad. Por otra parte, la vivienda es un factor determinante en la
organización social por ser el elemento básico del medio urbano y, por tanto,
de la estructuración espacial de la sociedad. Esa estructuración espacial tiene,
Gráfica 01. Variación de las emisiones de CO2 en España (%). Fuente: CUCHÍ, PAGÈS; 2007.
Pero las emisiones debidas al uso de la energía en los edificios no es la
única fuente atribuida a la edificación. La construcción de nuevos edificios
implica el uso de una cantidad significativa de materiales –más de dos
toneladas por cada metro cuadrado construido- que supone el uso de energía
para fabricarlos y, asociada a ella, la generación de emisiones de CO2 (tabla
01). Las emisiones imputables a la fabricación de materiales para la creación
de más superficie edificada, supusieron en 2005 (gráfica 02) una cantidad
equivalente a la mitad de las emisiones debidas al uso de energía en los
edificios (CUCHÍ, PAGÈS; 2007).
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
En el Plan Especial de Indicadores de Sostenibilidad Ambiental de la
Actividad Urbanística de Sevilla (RUEDA; 2006) se presenta el fomento de
modelos urbanos más sostenibles, con un aprovechamiento más eficiente de
los recursos, como uno de los grandes retos actuales.
Así, afirma que el crecimiento urbano debe considerar, entre otros
aspectos, la máxima eficiencia en el uso de los recursos locales con la
finalidad de reducir al mínimo los impactos sobre los ciclos de la materia y los
flujos de energía que regulan la biosfera.
Tabla 01. Emisiones, energía y masa de un edificio de referencia.
Fuente: Societat Orgànica.
Además según el Libro Verde, mencionado anteriormente, el acceso a los
recursos materiales precisos para disponer de los materiales de construcción,
así como a los recursos necesarios para mantener la habitabilidad de las
edificaciones, genera destrucción del medio para la obtención de recursos.
La masiva construcción de viviendas aisladas o adosadas en los últimos
años genera patrones de vida vinculados al uso del automóvil privado en
crecientes grupos de las clases medias españolas. El modelo de urbanización
desvinculada de los núcleos existentes, ocupando grandes extensiones de
suelo virgen, sin posibilidad de conexión a las redes infraestructurales y con
densidad insuficiente para que los servicios básicos, el comercio y las
actividades puedan implantarse en proximidad, tiene un impacto ambiental
muy superior al de la ciudad compacta tradicional y de difícil solución en el
futuro.
Gráfica 02. Evolución de las emisiones del sector de la edificación (Gg CO2).
Fuente: CUCHÍ, PAGÈS; 2007.
Desde que se respecten ciertos límites y no se afecte la calidad de vida del
habitante, es de suma importancia proyectar ciudades cada vez más
compactas, y utilizar la densidad urbana como herramienta para alcanzarlas.
Y por esta razón, se decidió en esta tesina evaluar el impacto de materiales
constructivos y su relación con la densidad urbana.
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
1.2. LA DENSIDAD URBANA
Entonces, en este momento, se hace necesario definir el concepto de
densidad. De acuerdo con la socióloga americana Saskia Sassen58, la densidad
es en sí misma un rasgo del siglo XXI. En el diccionario de la Real Academia
Española81, se define como el número de individuos de la misma especie que
viven por unidad de superficie, y por lo tanto, se expresa en habitantes por
hectárea (hab/ha).
Un reciente estudio realizado sobre las urbanizaciones vizcaínas32 cifra el
consumo energético de las viviendas en zonas de baja densidad entre un 30%
y un 40% superior al de viviendas en un entorno de densidad media. El
estudio analiza también el coste de mantenimiento público de una
urbanización con una densidad media de 30 viv/ha, que triplica el
mantenimiento de una zona urbana con una densidad de 70 viv/ha.
Según la definición del “Observatorio de la Sostenibilidad en España”
(OSE)27, la densidad urbana es considerada un indicador de sostenibilidad en
el medio urbano. Así, la densidad es la medida sobre la que se puede
comprender mejor la configuración de las ciudades y su grado de cohesión.
Cuanto más alto sea el ratio de densidad urbana, mayor nivel de cohesión y
una menor necesidad de desplazamientos, lo que ayuda a solventar con más
eficacia las demandas de transporte y movilidad. Esto conlleva igualmente
una reducción en el consumo de energía y en los niveles de contaminación
del aire, así como en la emisión de gases de efecto invernadero (GEI).
La densidad urbana en habitantes por hectáreas (hab/ha) en el caso de
las grandes ciudades españolas27 (gráfica 03), superan todas los 100 hab/ha,
estando Barcelona en primer lugar con 198,39 hab/ha, seguida
respectivamente por Bilbao (196,68 hab/ha), Las Palmas de Gran Canaria
(115,10 hab/ha) y Valencia (114,76 hab/ha).
Gráfica 03. Densidad urbana (hab/ha) por ciudades en España. Año 2007. Fuente: Observatorio de la Sostenibilidad en España (OSE), 2009.
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Resumiendo, el impacto de la construcción sobre el territorio va a
depender de la densidad de la vivienda a diseñar. En la siguiente tabla
elaborada por el Guía de Construcción Sostenible, permite observar que
agrupar a las personas en edificios compactos plurifamiliares presenta
múltiples ventajas ecológicas y económicas (tabla 02).
El libro Energy Manual (HEGGER; 2008) también hace comparación
similar, llegando a las mismas conclusiones, comparando nueve bloques de
viviendas agrupadas de maneras distintas (tabla 03).
Por lo tanto, se considera el indicador de densidad urbana quizás como
uno de los más globales para conocer el modelo de crecimiento de una
ciudad y el grado de acierto en sus políticas y planes de sostenibilidad. En este
modelo, hay una preferencia por la disminución de las distancias recorridas
para desarrollar una actividad, lo que supone mejorar la movilidad y la
accesibilidad urbana, y que redunda en un menor consumo energético,
menores niveles de contaminación atmosférica y mayor disponibilidad de
tiempo para actividades personales o sociales.
Tabla 02. Análisis comparativo del impacto producido por tres tipos de viviendas.
Fuente: Nieva, Pozo; 2005.
Tabla 03. Análisis comparativo del impacto producido por nueve bloques organizados de manera distinta en el espacio.
Fuente: Hegger, 2008.
6
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
1.3. OBJETIVOS
A partir del análisis de los tópicos anteriores, se extraen dos conclusiones
muy claras. La primera es que la elección de los materiales en la construcción
de las edificaciones tiene importancia fundamental en el impacto ambiental
generado por estas construcciones. Otra conclusión es que la compacidad
urbana es esencial para la gestión sostenible del territorio, y que la densidad
urbana es una poderosa herramienta para obtenerla.
Entonces, es evidente que no se puede simplemente compactar un
territorio, sin considerar de antemano con qué materiales se pretende lograr.
Según afirma Salvador Rueda (RUEDA; 2000), el impacto contaminante
depende de cómo se organicen las ciudades. Así, el modelo de ciudad
sostenible seria “aquel que, invirtiendo la tendencia actual, reduce
paulatinamente la energía (el consumo de recursos) a la vez que aumenta el
valor de la organización urbana”.
De esta manera, considerando algunas soluciones estructurales
predeterminadas que se expondrán más adelante, desde el punto de vista
medioambiental, se intenta establecer órdenes de magnitud de lo que
representa densificar una ciudad con una determinada tecnología
constructiva u otra.
Finalmente, por aproximar la escala del material constructivo a la del
urbanismo, el presente trabajo tiene su enfoque justo en la transición del
microescala a la macroescala, confirmando que los principios o estrategias de
sostenibilidad pueden ser aplicados en todas las escalas, desde el detalle del
proyecto arquitectónico hasta el ámbito territorial.
Concluyendo, se pretende establecer la importancia del análisis del
impacto de los sistemas constructivos como un parámetro más en las
decisiones urbanísticas y de ordenación del territorio.
De este modo, surge la siguiente cuestión: ¿cuánto representa densificar
una ciudad en hormigón? ¿Y en acero? ¿Y en madera?
¿Existe algún material óptimo, desde el punto de vista medioambiental,
para construir viviendas de dos plantas? ¿Y si se cambia el número de plantas,
qué pasa?
Responder a estas cuestiones, es, por lo tanto, el objetivo principal de
esta tesina. Así, se analiza el impacto medioambiental de soluciones
estructurales, y cómo esto cambia en función del aumento o disminución del
número de plantas, es decir, en función del cambio de densidad. El objeto de
análisis de este trabajo es la estructura, ya que ésta es la que permite elevar,
o no, el número de pisos de un edificio.
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
2. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
Con respecto a la elección de los sistemas constructivos, se buscó
recoger las principales técnicas actualmente empleadas, en tres bases
distintas, que serían el hormigón, el acero y la madera. Por lo tanto, en este
apartado del trabajo, se van a presentar los sistemas analizados,
contextualizando cada técnica a lo largo de la historia, exponiendo sus
principales características, y enfatizando sus ventajas y desventajas.
En el caso de los sistemas de madera, la estructura vertical siempre
son paneles contralaminados de madera, cambiando solamente el tipo de
forjado. En los sistemas de hormigón, los pilares son siempre en hormigón
armado, con tres distintos tipos de losas. En el caso del acero, hay solamente
un único sistema, compuesto por pilares y jácenas metálicas y forjado de
chapa colaborante. Hay en realidad un cuarto sistema, que sería la
combinación de la estructura vertical en base hormigón, y la horizontal con
chapas metálicas colaborantes. Como estos tipos estructurales ya están
descritos cuando se exponen las técnicas de hormigón y acero,
respectivamente, no se detalla mucho este sistema (AH1), para que no
hubiese repetición de información. De todas maneras, se puede consultar la
caracterización de este sistema al final del apartado 2.2. de este trabajo.
Respecto al impacto ambiental de estos sistemas, se exponen
brevemente aquí algunas consideraciones acerca de los materiales que los
componen, que pueden ser clasificados básicamente en pétreos, metálicos,
orgánicos y sintéticos. En este trabajo se exponen los tres primeros tipos,
debido a que son los principales componentes de los sistemas estructurales
aquí analizados.
paisaje. La extracción y el transporte, por su peso, requieren un consumo de
energía elevado; por eso siempre se aconseja el empleo de materiales locales.
La mayor ventaja de los materiales pétreos es su elevada durabilidad.
Por el otro lado, este tipo de material, y debido a su uso masivo, son los
principales responsables del colapso de vertederos. En la actualidad, y dada la
legislación referente a los Residuos de Construcción y Demolición (NIEVA,
POZO; 2005), emergen iniciativas encaminadas a comercializar áridos
reciclados para relleno y para la fabricación de morteros y hormigones.
Aunque el hormigón es un material de considerable impacto, su elevado calor
específico lo hace muy útil para emplear estrategias pasivas de
aprovechamiento de la radiación solar, por ejemplo, la inercia térmica.
Respecto a su reciclabilidad, los materiales pétreos pueden
machacarse para fabricar áridos o como relleno (figuras 01 y 02). En el
hormigón en masa los residuos que se originan en el lavado de la amasadora,
poco significativos, no se reciclan, aunque debe controlarse dónde se vierten.
Los residuos procedentes de derribo de estructuras en hormigón no pueden
ser utilizados en nuevas estructuras, una vez que se vuelve difícil saber la
procedencia y resistencia exacta de estos áridos, pudiendo comprometer el
desempeño estructural se la solución constructiva. Sin embargo, los áridos se
venden para diferentes usos en función de su granulometría, como material
para drenaje, de cobertura, para bases de firmes, rellenos o morteros. El
único inconveniente es que el proceso lo complica la separación de las
armaduras.
Según el Guía de Construcción Sostenible (NIEVA, POZO; 2005), los
materiales pétreos presentan un impacto pequeño por kilogramo de material
empleado. El problema se plantea cuando analizamos el uso masivo que se
hace de ellos. El principal impacto deriva de su fase de extracción, es decir la
alteración que se produce en el terreno, la modificación de ecosistemas y del
Figura 01. Centro de producción de áridos reciclados. Fuente: http://www.ambientum.com
8
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
El principal impacto de los
materiales metálicos se produce en la
fase de transformación y en los
tratamientos
de
acabado
y
protección.
Figura 02. Muestra de áridos reciclados.
Fuente: http://www.ambientum.com
Son materiales que requieren
un elevado consumo energético,
además de producir la emisión de
sustancias nocivas a la atmósfera.
Asimismo, se trata de uno de los
materiales más valorados existentes
en obra.
A esto se puede añadir que los materiales metálicos requieren
tratamientos de protección a base de pinturas férricas o galvanizados
altamente impactantes, aunque en la actualidad existen múltiples sistemas
que incorporan productos naturales. (NIEVE, POZO; 2005)
Por otro lado, sus interesantes prestaciones mecánicas permiten
soportar las mismas cargas con una menor cantidad de material.
Además, la chatarra se convierte en
un pequeño tesoro en cualquier derribo,
porque permite su fusión en otros metales
(figura 03).
Por el valor económico positivo de la chatarra, el reciclaje del acero
representa actualmente la mejor relación entre coste y eficiencia en la
recuperación para el reciclado.
Finalmente, los materiales orgánicos, como la madera, son uno de los
materiales que pueden considerarse de menor impacto desde que se
cumplan algunas premisas. Por un lado, se debe garantizar que la gestión del
espacio forestal, de donde procede la madera, es sostenible. Para eso, se ha
creado una certificación que garantiza el origen sostenible de esa madera,
llamado de sello FSC. Por otro lado, los tratamientos de preservación de la
madera frente a la humedad, insectos y hongos suelen ser tóxicos para el
medioambiente y la salud humana. (NIEVE, POZO; 2005)
En la actualidad existen varias
empresas que comercializan tratamientos
cuyos compuestos son resinas vegetales. Su
rendimiento es inferior a los primeros al ser
tratamientos a poro abierto que requieren
un mayor mantenimiento.
Por último, al finalizar su vida útil,
la madera puede ser recuperada o reciclada
para la fabricación de tableros aglomerados
o bien para su valoración energética como
biomasa (figuras 04 y 05).
Así, los metales representan el
ejemplo más notorio de recuperación de
material para su transformación en metal
nuevo39, consolidando un circuito de
transformación del material.
Por su ubicación en obra, los
residuos son fácilmente separables de los
otros elementos.
El acero reciclado de una construcción puede nuevamente tener
función estructural, sin pérdida ninguna de sus características físicas y
mecánicas.
Figura 03. Chatarra de acero.
Fuente: www.funcaya.com
Figura 04. Combustión de la madera.
Fuente: http://arquisos.blogspot.com
Sin embargo, hay que considerar que estos tratamientos de la madera
son potencialmente peligrosos para la salud en el caso de su incineración.
Otro punto importante es que actualmente se ha avanzado mucho en hornos
de mayor eficiencia, pero este tipo de combustible requiere gran volumen
necesario para alcanzar las necesidades energéticas.
9
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
La gran parte de la
madera semimanufacturada
que se emplea en España
actualmente procede de los
países nórdicos, bálticos y
norteamericanos, con el
consiguiente consumo de
energía para su transporte.
Para minimizarlo, el
uso de maderas locales es
una opción recomendable40.
Figura 05. Ciclo de vida de la madera.
Fuente: http://www.electrosector.com
2.1. ESTRUCTURAS EN BASE HORMIGÓN
La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la
utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero,
llamadas armaduras. El hormigón armado es de amplio uso en
la construcción siendo utilizado en edificios de todo tipo,
caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. El
hormigón es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y
de durabilidad, compuesto por áridos, cemento y agua55.
Los áridos proceden de la desintegración o trituración, natural o artificial
de rocas y, según la naturaleza de las mismas, reciben el nombre de áridos
silíceos, calizos, graníticos, etc. La pasta formada por cemento y agua es la
que confiere al hormigón su fraguado y endurecimiento.
La principal característica estructural del hormigón es resistir muy bien los
esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como
al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en
situaciones donde las fuerzas de tracción o cortante sean muy bajas.
Para superar este inconveniente, se introducen en el hormigón barras de
acero, siendo conocido como hormigón armado, permitiendo soportar los
esfuerzos cortantes y de tracción. Es usual, además, disponer barras de acero
reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el
caso de los pilares (figuras 06, 07 y 08).
Tabla 04. Cuadro Impacto ambiental de algunos materiales de construcción.
Fuente: NIEVE, POZO; 2005.
Considerando de antemano estas aclaraciones acerca del impacto
ambiental de los materiales de construcción, se expone a continuación una
descripción detallada de cada sistema analizado en este trabajo.
La invención del hormigón armado se suele atribuir al constructor William
Wilkinson, quien solicitó en 1854 la patente de un sistema que incluía
armaduras de hierro para la mejora de la construcción de viviendas,
almacenes y otros edificios resistentes al fuego71. En el 1855 Joseph-Louis
Lambot publicó el libro “Les bétons agglomerés appliqués á l'art de
construire” (Aplicaciones del hormigón al arte de la construcción), en donde
patentó su sistema de construcción, presentado en la exposición mundial en
París, el año 1854.
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Fue François Hennebique quien ideó un sistema convincente de hormigón
armado, patentado en 1892, que utilizó en la construcción de una fábrica en
Lille, en 1895.
y disposición del acero que hay que aportar en función de los esfuerzos que
deberá resistir cada elemento.85 Las
principales características de este elemento
son su resistencia, incombustibilidad y
durabilidad, además de ser prácticamente
impermeable.55
Respecto a la resistencia al fuego, se
puede decir que el hormigón armado es uno
de los materiales estructurales que mejor
resiste. El hormigón en masa es buen
aislante del calor, y capaz de proteger con
cierta eficacia al acero de sus armaduras. Y
en caso de incendio, los recubrimientos de
hormigón de las estructuras permiten una
resistencia al fuego de una hora a
temperatura crítica.
Figura 06. Hormigón en forma
Figura 07. Armadura de pilar de hormigón armado.
liquida. Fuente: www.inlandcanada.com
Fuente: www.inlandcanada.com
Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones
en el acero de manera deliberada, y previa al fraguado del hormigón de la
pieza estructural, desarrollándose las técnicas del hormigón pretensado y el
hormigón postensado.
En España, el hormigón armado se introduce en Cataluña de la mano
del ingeniero Francesc Macià con la patente del francés Jesús Cabrera71. Pero
la expansión de la nueva técnica se producirá por el empuje comercial de
François Hennebique por medio de su concesionario en San Sebastián Miguel
Salaverría y del ingeniero José Eugenio Ribera, entonces destinado en
Asturias, que en 1898 construirá los forjados de la cárcel de Oviedo, el tablero
del puente de Ciaño y el depósito de aguas de Llanes.
Cuando se proyecta un elemento de hormigón armado se establecen
las dimensiones, el tipo de hormigón, la cantidad, calidad, aditivos, adiciones
El sistema de hormigón armado
exige equipamientos tradicionales para su
ejecución, y necesita de grandes espacios en
la obra para estocar material. El plazo de
ejecución es relativamente corto y tiene
bajo coste. La mano de obra necesaria en
este tipo de solución no requiere
especialización.
Figura 08. Secciones constructivas
de un pilar de hormigón armado.
Fuente: Elaboración propia.
Ya el sistema de postensados exige máquinas específicas de
postensión, y puede necesitar equipamientos de inyección. También necesita
espacio en la obra para almacenaje. El plazo de ejecución es corto, pero el
coste aún es relativamente alto si comparado a los otros sistemas. Además,
hay pocos proveedores en el mercado y requiere mano de obra especializada.
En este trabajo se evalúan tres sistemas constructivos basados en la
técnica de hormigón armado. Los tres sistemas son compuestos por pilares de
hormigón, cambiándose solamente el tipo de losa que compone el forjado del
edificio.
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MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Las losas son elementos estructurales bidimensionales, en los que la
tercera dimensión es pequeña comparada con las otras dos dimensiones
básicas. De esta manera, la primera solución evaluada es la que tiene losas
macizas de hormigón, denominada en este trabajo de H1. Tener una losa
maciza significa que el hormigón ocupa todo el espesor de la losa (figuras 09 a
13).
Figura 12. Losa maciza de hormigón armado. Fuente: www.solarengenharia.com.br
Figura 09. Esquema de losa
maciza de hormigón - Planta.
Fuente: Tesoro, 2003.
Figura 10. Esquema de losa
maciza de hormigón - Sección.
Fuente: Tesoro, 2003.
Figura 11. Detalle de losa
maciza de hormigón armado en
sección. Fuente: Elaboración
Propia.
Figura 13. Edificio Copan, en São
Paulo, representativo de la técnica
del hormigón armado en edificios
de viviendas. Fuente:
www.emporiumdacriacao.com.br
12
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
La siguiente, H2, es la losa aligerada, en la que parte de su volumen es
ocupado por materiales más livianos o espacios vacíos. Este tipo de solución
ahorra cantidad de material consumido si se compara con una losa maciza
(figuras 14 a 19).
Figura 17. Losa reticulada de hormigón armado. Fuente: webs.demasiado.com
Figura 14. Esquema de losa
reticulada de hormigón - Planta.
Fuente: Tesoro, 2003.
Figura 15. Esquema de losa
reticulada de hormigón – Sección.
Fuente: Tesoro, 2003.
Figura 16. Detalle de losa
maciza de hormigón armado en
sección. Fuente: Elaboración
Propia.
Figura 18. Finalización de losa reticulada de hormigón armado. Fuente: webs.demasiado.com
13
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Figura 20. Cuatro
cordones, formados
cada uno por veinte
alambres de acero
de alta resistencia,
preparados en el
tablero de un
puente para tensar.
Fuente:
www.esperengenha
ria.com.br
Figura 19. Ejemplo de edificio en construcción con forjado reticulado y pilares de hormigón
armado. Fuente: www.cubitec.cl
Por último, la otra losa analizada es la postensada, y compone el
sistema llamado H3. Este tipo de forjado consiste en losas hormigonadas,
postensadas mediante el uso de cables de acero de alta resistencia instalados
con curvaturas predeterminadas para crear fuerzas reactivas en el elemento
estructural, y anclados a través de cuñas a sus anclajes extremos. Una vez
hormigonada y después de fraguada la losa, cada cable es tensado en forma
independiente según las indicaciones del proyecto. Así, se crean fuerzas
reactivas en el elemento estructural, se aumenta la capacidad de carga, y
consecuentemente se disminuye la cantidad de material utilizado. Con esto,
además de la reducción de las secciones, hay disminución de la cantidad de
acero de refuerzo, aligerando la estructura y, consecuentemente,
disminuyendo las cimentaciones. Además, es importante destacar que con
este sistema constructivo se pueden eliminar las vigas tradicionales estáticas,
lográndose así una mayor altura útil de piso a piso (figuras 20 y 21).
Figura 21.
Postensión de pista
en al autódromo de
Interlagos, en São
Paulo, Brasil.
Fuente:
www.esperengenha
ria.com.br
14
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A continuación, se expone una tabla resumen de los componentes
horizontales y verticales de los sistemas de hormigón evaluados en esta
tesina:
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
1. BASE HORMIGÓN
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
1.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
H-P
1.2. LOSA DE HORMIGÓN
MACIZA
H-V
H-FM
1.3.LOSA DE HORMIGÓN
RETICULADA
H-V
HORIZONTAL
H-FR
1.4. LOSA DE HORMIGÓN
POSTENSADA
H-V
H-FP
MATERIAL
Hormigón
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
Hormigón
Armadura de barras de acero
Hormigón
Armadura longitudinal de barras de acero
Hormigón
Armadura de barras de acero
Hormigón
Armadura bidireccional (mallazo) de barras de acero y de los ábacos
Hormigón
Armadura de barras de acero
Hormigón
Armadura longitudinal de barra corrugada de acero y armadura activa
Tabla 05. Caracterización de los sistemas constructivos en base hormigón. Fuente: Elaboración propia.
15
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
2.2. ESTRUCTURAS EN BASE ACERO Y MIXTA
Según la Asociación para la Promoción Técnica del Acero –
APTA39, acero es el nombre que se da a las aleaciones de hierro
y carbono. El contenido de carbono suele estar entre 0,15% y
0,25%29. Los aceros aleados contienen además otros
elementos como manganeso, sílice, cromo, níquel y
molibdeno. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene
menos de un 2% de carbono. El contenido de carbono tiene un efecto
fundamental en las propiedades del acero. A medida que crece el contenido
de carbono, aumenta la dureza y la resistencia del acero, pero también
aumenta su fragilidad y disminuye la ductilidad. A menor contenido de
carbono, el acero presenta mejor soldabilidad. En suma, el acero es un
material dúctil, maleable, forjable y soldable.
Según el Instituto Aço Brasil, alrededor de 4500 años, el hierro fue
encontrado en la naturaleza en meteoritos recogidos por tribus nómadas de
los desiertos de Asia Menor. Como que procedió del espacio, se consideraba
un regalo del cielo. Poco a poco, el hierro comenzó a ser utilizado con más
frecuencia, hasta el momento en que se descubrió la manera de extraerlo de
su mineral. La explotación regular comenzó alrededor de 1500 a.C.,
probablemente en el Oriente Medio, donde habría sido el metal importado
por los asirios y los fenicios. El primer milenio de la Era Cristiana, el hierro ya
se había difundido en toda la cuenca mediterránea.
En el siglo XII, era posible obtener hierro en estado líquido, en lugar
de la pasta espesa. Más tarde, el mineral de hierro comenzó a emitirse en los
altos hornos, un proceso que se utiliza hoy en día. Las temperaturas que se
alcanzaron en estos hornos fueron aún mayores, lo que permitió una mayor
absorción de carbono del carbón.
La Revolución Industrial comenzó en Inglaterra en el siglo XVIII, y se
promocionó la producción de hierro más importante para la humanidad.
Durante este período, las comunidades agrarias y rurales empezaron a perder
poder para las sociedades urbanas y mecanizadas.
El gran cambio fue, sin embargo, en 1856, cuando se descubrió la
manera de producir acero. Con los avances tecnológicos de los hornos y la
creciente demanda de productos, aumentó la producción de acero. Esto
empezó a generar problemas debido a los gases de efecto invernadero
liberados a la atmósfera por la quema de carbón.
A partir del siglo XX, las
fábricas de acero empezaron a
aumentar la inversión en tecnología
para reducir el impacto de la
producción
sobre
el
medio
ambiente, mejorar la seguridad de
los empleados y la comunidad, así
como producir más acero con
menos recursos y materias primas.
De acuerdo con el Instituto
Latinoamericano del Hierro y del
Acero – Ilafa24, son muchas las
ventajas de las estructuras en acero.
El
tiempo
de
construcción
(levantamiento) es menor si
comparado con sistemas más
tradicionales, como el hormigón
armado in situ, por ejemplo (figura
22).
Figura 22. Edificio Seagram, en Nueva York:
uno de los íconos de la construcción
metálica. Fuente: www.greatbuildings.com
16
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Permite la fabricación de estructuras simultáneamente a la ejecución
de las bases o cimientos. Además, como al ensamble de las estructuras no le
afecta la lluvia o las bajas temperaturas, puede llevar también a una
reducción de los tiempos de construcción. Por ser un material ligero, hay un
menor coste en la construcción de las cimentaciones. También se debe tener
en cuenta, que al final de la vida de los edificios, los componentes de acero
pueden ser relativamente fáciles de desmantelar. Los productos de acero
pueden ser 100% reciclados para su posterior uso sin degradar sus
propiedades.
Los sistemas de base acero tienen generalmente una organización y
limpieza en la obra, por el número reducido de materiales que estas
soluciones exigen. Aunque el coste directo sea más elevado, repercute en
ahorro en costes indirectos, como por ejemplo en las cimentaciones. Esta
solución también requiere mano de obra especializada.
El sistema constructivo en acero más común
consiste en la utilización de pilares, jácenas y
viguetas metálicas con forjado colaborante. Por
lo tanto, es el objeto de estudio de este trabajo,
y está denominado como sistema A1 (figuras 23
y 24).
Figura 23.
Representación
axonométrica de
un pilar de acero.
Fuente: www.
hormipresa.com
Figura 25. Detalle constructivo de forjado con chapa colaborante sobre estructura metálica.
Fuente: www.hormipresa.com
El forjado colaborante se encuentra formado por un perfil de chapa
grecada de acero sobre el que se verte el hormigón y un mallazo de reparto
con el fin de evitar la fisuración por efectos de retracción y temperatura33.
Una vez fraguado el hormigón, ambos materiales quedan interconectados de
manera que los esfuerzos rasantes son absorbidos. Está especialmente
diseñado para instalarlo sobre estructuras metálicas, no obstante se puede
utilizar igualmente sobre estructuras de hormigón, madera o mampostería
(figuras 25 a 27).
Figura 24.
Ejemplos de
secciones de
pilares o vigas
metálicas.
Fuente: www.
hormipresa.com
Figura 23
Figura 24
F
u
e
n
t
Figura 26. Forjado colaborante
en sección.
Fuente: www.incoperfil.com
17
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Armadura
antifisuración
Armadura
de negativos
Conector
Fig. 28
Forjado
colaborante
Armadura adicional
Estructura
metálica
Figura 27. Perspectiva de forjado colaborante sobre vigueta metálica.
Fuente: www.obrasonline.com
Respecto a la resistencia al fuego (Lemoine, 2005), el acero es un
material incombustible pero buen conductor del calor. La capacidad portante
del elemento disminuye por consiguiente y su deformación aumenta. La
temperatura crítica se comprende entre 450 oC y 800 oC. Por lo tanto, es difícil
que un edificio en acero soporte a más de treinta minutos sin que haya una
protección de los perfiles.
Esta protección puede ser una película de pintura intumescente o
productos proyectados directamente sobre los perfiles, como por ejemplo
vermiculita y yeso, y también, pueden ser revestidos por placas que forman
un cajón alrededor del perfil44 (figuras 28 a 30).
Fig. 29
Fig. 30
Figura 28. Protección con pintura intumescente: capa de imprimación (azul), capa
intumescente (rosa), pintura de acabado (rojo). Figura 29. Protección mediante productos
proyectados. Figura 30. Protección mediante placas, generalmente de yeso. Fuente: APTA,
2009.
El material más común utilizado son las placas de cartón yeso, porque
es económico, ligero, manejable, y sirve tanto para paramentos verticales
como horizontales.
El forjado colaborante tiene un grado de estabilidad al fuego de
treinta minutos sin protección adicional. Una alternativa de protección
adicional es añadir un falso techo, y el grado de estabilidad puede ser de
ciento veinte minutos o más (figuras 31 a 33).
Fig. 31
Fig. 32
Fig. 33
Figura 31. Protección mediante pantallas: principio de techo suspendido resistente al fuego.
Figura 32. Protección mediante pantallas: pilar integrado en los tabiques. Figura 33. Forjado
colaborante con una plancha cortafuego. Fuente: APTA, 2009.
18
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A continuación, se expone una tabla resumen de los componentes
horizontales y verticales de los sistemas de acero evaluados en esta tesina:
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
2. BASE ACERO
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
2.1. PILARES METÁLICOS
2.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 2.3. FORJADO
COLABORANTE
MATERIAL
A-P
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
Hormigón
Tabla 06.
Caracterización de los
sistemas constructivos en
base acero.
Fuente: Elaboración
propia.
Conforme mencionado en la introducción de este
capítulo, otro sistema analizado es el AH1, que resulta de la
combinación de la estructura vertical en base hormigón y la
estructura horizontal en base acero. De esta manera, el
sistema está compuesto por pilares de hormigón, jácenas y
viguetas metálicas, y forjado colaborante. Como no hay necesidad de
describir estos sistemas otra vez, sólo se expone a continuación una tabla
resumen de este sistema mixto AH1:
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
3. BASE MIXTA
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
3.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
3.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 3.3. FORJADO
COLABORANTE
H-P
MATERIAL
Hormigón
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
Hormigón
Tabla 07.
Caracterización de los
sistemas constructivos en
base mixta.
Fuente: Elaboración
propia.
19
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
2.3. ESTRUCTURAS EN BASE MADERA
Independientemente de la especie, la madera puede ser
considerada como un material biológico, anisotrópico e
higroscópico43. Es un material biológico, ya que está
compuesto principalmente por moléculas de celulosa y lignina.
Siendo
madera elaborada, puede ser biodegradada por el
ataque de hongos e insectos taladradores, como son las termitas y carcomas.
Por ello, a diferencia de otros materiales inorgánicos (acero y hormigón, entre
otros), la madera debe tener una serie de consideraciones de orden técnico
que garanticen su durabilidad en el tiempo.
Según sea el plano o dirección que se considere respecto a la
dirección longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el
comportamiento tanto físico como mecánico del material, presenta
resultados dispares y diferenciados.
Para tener una idea de cómo se comporta, la madera resiste entre
veinte y doscientas veces más en el sentido del eje del árbol43, que en el
sentido transversal. Tiene la capacidad de captar y ceder humedad en su
medio, proceso que depende de la temperatura y humedad relativa del
ambiente. Este comportamiento es el que determina y provoca cambios
dimensionales y deformaciones en la madera.
La madera es históricamente uno de los materiales más utilizados por
el hombre. Actualmente, en la mayoría de los países desarrollados, su uso
como material estructural alcanza a más del 90% de la construcción
habitacional de uno a cuatro pisos. Sin embargo, no es habitual el uso de la
madera en edificios en altura.
La problemática de la madera frente a su estabilidad estructural, así
como al fuego y al aislamiento acústico han sido factores muy importantes
que han estimulado la investigación sobre la posibilidad de construir edificios
que superasen las dos alturas.
Tras pruebas y ensayos destinados a posibilitar la construcción en
altura con madera, aparecen las primeras obras desarrolladas, algunas de
ellas únicamente con paneles de madera maciza contralaminada y
prefabricados56.
En estos últimos años, algunos edificios con bastantes plantas se ven
ejecutados total o parcialmente con madera, y las facilidades de ejecución
han aumentado las investigaciones para desarrollar este tipo de edificios.
Otro punto a considerar es que la madera es uno de los materiales
que pueden considerarse más sostenibles siempre que cumplan dos
premisas. Por un lado se debe tener garantías de que la gestión del espacio
forestal de donde procede es sostenible.
Por otro, hay que garantizar que los tratamientos de preservación de
la madera frente a la humedad, insectos y hongos no sean tóxicos al medio
ambiente y a la salud humana40.
Además, al finalizar su vida útil, la madera puede ser recuperada o
reciclada para la fabricación de tableros aglomerados o bien para su
valorización energética como biomasa.
Los sistemas de madera generalmente requieren herramientas
manuales, y máquinas de pequeño porte para el levantamiento de piezas.
En la obra, el almacenaje requiere grandes areas y exige especial
cuidado. Por otro lado, el plazo de ejecución es corto y es coste es
relativamente bajo. Sin embargo, la mano de obra es especializada para
producción y montaje.
20
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Teniendo en cuenta las soluciones en madera más recurrentes en los
edificios en altura, el sistema elegido en este trabajo son los muros
estructurales de madera.
Para efecto de comparación, serán valorados dos tipos de forjados,
que pueden ser de paneles contralaminados horizontales (sistema M1) o
compuesto por tableros contrachapados y viguetas de madera (sistema M2).
Según consulta realizada junto a KLH MASSIVHOLZ GMBH76 y
FinnForest66, empresas que comercializan este tipo de paneles, este es el
sistema de madera que puede realizarse con costes más competitivos con
hormigón o acero.
El panel contralaminado estructural se compone de láminas de
madera, principalmente de folias de Pino radiata. Son estratificadas en forma
de cruz, que son encoladas y tratadas bajo alta presión de moldeo, hasta
convertirse en placas de madera maciza de gran formato37. Mediante la
colocación cruzada de los estratos longitudinales y transversales, los
coeficientes de contracción y de dilatación se reducen al mínimo, y la
resistencia a la carga y la estabilidad estática se incrementan
considerablemente43 (figuras 34 y 35).
Figura 35. Número impar de chapas la orientación de las fibras es
perpendicular entre las chapas.
Fuente: CTT, 2007.
El Manual de la construcción de viviendas de madera del CTT43 identifica
las siguientes etapas de producción de los tableros contralaminados:
-
-
-
-
Figura 34. Paneles
contralaminados de
madera.
Fuente: www.klh.at
-
Tronzado: es una operación que tiene por objeto sanear y
dimensionar la longitud de trozas antes de la entrada al torno del
debobinado.
Descortezado: se elimina la corteza de las trozas para evitar que
piedras y arenas incrustadas deterioren los cuchillos del torno de
debobinado.
Estufado o vaporizado: consiste en sumergir en agua caliente o
aplicar vapor a la troza ya descortezada por un período de 12 a 48
horas, con el objeto de ablandarla y facilitar el debobinado.
Debobinado: es la operación clave en la fabricación de los tableros
contralaminados. Consiste en situar la troza centradamente en los
puntales de la máquina debobinadora, mediante un lector óptico.
Los puntales o garras del debobinador, hacen girar la troza a una
velocidad determinada y constante. Posteriormente un cuchillo
debobinador la desmenuza hasta un diámetro de 8 a 12 cm
aproximadamente, obteniendo un producto secundario.
Cizallado: en esta etapa se dimensiona el ancho y longitud de las
chapas.
Secado: etapa previa al encolado en que las chapas son secadas hasta
alcanzar 7 a 8% de humedad.
21
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
-
Encolado: se realiza mediante rodillos encoladores. Se utilizan
adhesivos de tipo fenol formaldehido, los cuales confieren a estos
tableros elevadas características de resistencia, tanto en ambientes
secos como húmedos o a la intemperie.
Formación: se realiza disponiendo transversalmente las chapas pares
encoladas y las impares sin encolar.
Prensado: se realiza mediante prensas de platos planos en caliente y
por acción hidráulica.
Escuadrado: se realiza el corte y saneado de cantos en los tableros.
Lijado y calibrado: tiene por objeto dar el espesor final al tablero, así
como la calidad de la superficie, de acuerdo a los grados
anteriormente señalados.
Respecto a edificios residenciales construidos en madera, se puede
mencionar el edificio Stadthaus, con nueve plantas, ubicado en Londres. La
autoría del proyecto es del despacho Waugh Thistleton Architects86.
Stadthaus es el primer edificio de vivienda de alta densidad construido con
paneles prefabricados de madera laminada, no sólo muros y losas sino
también escaleras y núcleos de ascensores, enteramente en madera. La
madera de desperdicio al fabricar los paneles, fue convertida en combustible
para suministrar energía a la fábrica y al pueblo local80 (figuras 37 a 39).
Dadas sus características naturales y adecuados diseños, la madera
laminada ofrece grandes ventajas con respecto a otras estructuras, tales
como la liviandad, por ejemplo. El peso propio de los elementos laminados es
bastante inferior a los elementos tradicionales de acero u hormigón,
significando una reducida inercia, que en países sísmicos constituye una
importante ventaja43.
El sistema M1 es compuesto por estos tableros tanto para los muros
verticales como para los paramentos horizontales (figura 36).
Madera maciza
Figura 37. Vista del edificio Stadhaus, en
Londres. Fuente: www.plataformaarqui
tectura.cl
Cintas elásticas de apoyo
Figura 36. Detalle constructivo del
panel de madera, en sección. Fuente:
www.klh.at
Figura 38. Interior del edificio Stadhaus.
Fuente: www.plataformaarquitectura.cl
Cada panel es prefabricado incluyendo los vanos para ventanas y
puertas y con vías internas para el paso de instalaciones. Cuando los paneles
llegaban al lugar, eran inmediatamente colocados en posición y fijados en su
sitio. Cuatro carpinteros montaron las ocho plantas de la estructura en
veintisiete días80.
22
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Esta forma de realizar las partes del edificio, elimina las variables
acústicas o transferencia de ruidos que puedan presentarse37.
Respecto a la resistencia al fuego, las normativas contra incendios
todavía son recelosas al uso de la madera como elemento estructural en
edificios altos, pero algunas posibilitan su uso aunque con la necesidad de
aporte de pruebas que certifiquen un buen comportamiento. La aparición y
extensión del uso de los paneles de madera maciza contralaminada
prefabricados está permitiendo no solo el cumplimiento de normativas
estrictas sino también aumentar la facilidad y la rapidez con la que puede
realizarse un edificio. Generalmente, revistiendo los paneles con placas de
cartón yeso, el sistema cumple con las exigencias normativas.
Figura 39. Planta tipo del edificio
Stadhaus. Fuente:
www.plataformaarquitectura.cl
La velocidad de la construcción en un entorno densamente poblado
es especialmente relevante, como también la falta de ruidos y de
desperdicios, creando menos molestia sobre el vecindario con respecto a una
construcción de hormigón tradicional.
Ya el forjado de viguetas (sistema M2) está compuesto por láminas de
3 mm de espesor22. Estas láminas se encolan en primer lugar
longitudinalmente por medio de juntas biseladas y posteriormente se encolan
entre ellas, superponiéndolas para formar grandes paneles. Todas las láminas
están orientadas en el mismo sentido. Puede utilizarse tanto para cubrir
directamente dichas luces, o como panel de soporte entre vigas (figuras 40 a
43).
Como mencionado anteriormente, normalmente existen prejuicios
asociados a los edificios en madera en relación con su rendimiento acústico y
resistencia al fuego.
Los edificios de madera son clasificados pobres en relación con su
rendimiento acústico debido a su estructura liviana comparado con el
hormigón armado o la albañilería. Sin embargo, los paneles de madera sólidos
tienen una significativa más alta densidad que los edificios de paneles de
madera. Estos proveen un núcleo estructural sólido sobre el que se pueden
añadir diferentes e independientes capas.
Figura 40.
Perspectiva
axonométrica de un
forjado de viguetas
de madera. Fuente:
www.finnforest.es
23
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
La ventaja de este panel es que permite por una parte cubrir grandes
luces, y por otra soportar cargas elevadas, todo ello con cantos relativamente
reducidos. Entre las viguetas se coloca aislante que proporciona el necesario
aislamiento térmico y acústico. Además, este espacio también se aprovecha
para el paso de instalaciones.
Figura 43. Forjado de viguetas a muestra en la
Universidad de Cambridge. Fuente: www.finnforest.es
Figura 41. Forjado
de viguetas siendo
transportado hasta
la obra. Fuente:
www.finnforest.es
Figura 42. Forjado de
viguetas de madera
en una edificación.
Fuente:
www.finnforest.es
Las viguetas se colocan habitualmente a un intereje de 600 mm22, y
las vigas, si deseado en el proyecto, pueden no ser visibles al estar revestidas
en la capa inferior, lo que proporciona la necesaria estabilidad al fuego (figura
44).
Figura 44.
Revestimiento del
forjado de viguetas,
proporcionando
estabilidad al fuego.
Fuente:
www.finnforest.es
24
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A continuación, se expone una tabla resumen de los componentes
horizontales y verticales de los sistemas de madera evaluados en esta tesina:
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
4. BASE MADERA
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
4.1. MURO VERTICAL DE
PANEL CONTRALAMINADO
MATERIAL
M-MV Madera contralaminada de pino
Encolado de superficie
4.2. MURO HORIZONTAL DE M-MH Madera contralaminada de pino
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.3. VIGUETAS DE MADERA
Madera de pino
HORIZONTAL
M-Vi
Encolado de superficie
4.4. FORJADO DE MADERA
Madera de pino
M-F
Encolado de superficie
Tabla 08.
Caracterización de los
sistemas constructivos en
base madera.
Fuente: Elaboración
propia.
Enseguida, se presentará la metodología de análisis del trabajo, para
posterior exposición y análisis de los resultados obtenidos.
25
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
3. METODOLOGÍA
En este apartado del trabajo, se presenta la metodología adoptada en la
tesina para que se hiciera posible el cumplimento de los objetivos.
Básicamente, se ha seleccionado un objeto de estudio, es decir, una
edificación tipo, y se ha simulado su estructura según diferentes alturas y
materiales. Enseguida, con las cuantías obtenidas a partir de esta simulación,
se hizo una estimación de los respectivos impactos ambientales producidos
por cada sistema.
A continuación, se expone en más detalle todo el proceso metodológico,
en lo cual se justifican todas las decisiones tomadas en este trabajo.
3.1. LA ELECCIÓN DEL CASO DE ESTUDIO
Como mencionado en los objetivos, la escala de actuación de este trabajo
está justamente en la transición entre el edifico y la ciudad. El elemento
urbano que mejor representa esta transición es la manzana. De este modo,
primeramente se hace el análisis de un edificio, y luego los resultados
generados son traspasados a una manzana.
Obviamente los resultados presentados no pueden ser adoptados
directamente a otro proyecto, pero sirven como valores de referencia y hacen
una aproximación a los órdenes de magnitud del impacto medioambiental
por metro cuadrado de una edificación.
La primera opción pensada sería partir de edificios distintos ya
construidos, con sistemas estructurales diferentes. Aunque esta opción
dispensa la simulación estructural, seguramente presentaría mucho más
variables, tales como tipología, ubicación, número de viviendas, etc., lo que
haría con que los resultados fuesen más vulnerables a distorsiones.
Así, aunque menos sencillo, se optó por adoptarse siempre la misma
construcción, y basado en ella, se calculó los sistemas estructurales elegidos.
De esta manera, hay la ventaja de siempre estar partiendo de una base
común, haciendo con que los resultados sean comparables entre ellos.
Con respecto al tipo de vivienda, se buscó un edificio que fuera destinado
a viviendas de protección oficial (VPO), por tener en cuenta la responsabilidad
social de esta investigación. El Ayuntamiento de Barcelona57 define las VPO
como actuantes “principalmente en beneficio de las personas con bajo poder
adquisitivo, y de las personas que necesiten atenciones especiales tanto por
causas sociales como por otras derivadas de las actuaciones urbanísticas de
mejora”. Así, su acceso a los colectivos más desfavorecidos es facilitado, ya
que su precio está por debajo de las viviendas concertadas, y las ayudas
económicas que se conceden para comprarlas. Este tipo de vivienda tiene
superficie útil máxima que no excede los 90 m2 – excepto en los supuestos de
familia numerosa, que puede llegar a 120 m² – y están sujetas a una
normativa propia.
Además, fue parámetro de elección que fuera relativamente reciente y
que presentase diversidad entre las viviendas, para contemplar proyectos con
una, dos o tres habitaciones.
Para facilitar el análisis, se buscó una construcción constituida por
bloques repetidos, lo que resultaría más sencillo el cálculo estructural. Este
tipo de composición, además, simplifica la constitución de una manzana por
la multiplicación de los bloques. Otro factor determinante fue que el tipo de
construcción no fuera muy particular, para que se pudiera simularlo en
diferentes tipologías constructivas.
26
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Por lo tanto, la referencia del trabajo es un edificio de viviendas social
construido por la Empresa Municipal de Vivienda (EMV) de Madrid, en
Villaverde. Partiendo de su planta baja y planta tipo, se hicieron
simplificaciones para que fuera más flexible a otros sistemas constructivos.
Bloque A
A continuación, se presenta la planta baja y la planta tipo del edificio, y el
desglose de sus bloques (figuras 46 y 47).
Bloque B
Bloque C
Figura 45. Planta bajo del edificio analizado. Fuente: Elaboración propia.
Figura 47. Descomposición del edificio en bloques que se repiten, para facilitar el análisis.
Fuente: Elaboración propia.
A partir de esta descomposición en menores bloques (figura 47), se
hizo la simulación en uno de ellos y se aplicó los resultados a los demás. Se
hizo esto con el objetivo de simplificar los cálculos, dado que este no es el
objetivo principal de la investigación.
Así, el bloque A, ubicado en el centro del edificio, que se repite tres
veces en cada planta, fue adoptado (figuras 48 y 49).
Figura 46. Planta tipo del edificio analizado. Fuente: Elaboración propia.
27
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Figura 48. Planta baja del bloque A.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 49. Planta tipo del bloque A.
Fuente: Elaboración propia.
Justificada la elección del caso de estudio, se presenta a continuación
cómo se han sacado las cuantías para cada sistema estructural.
Gráfica 04. Cantidad de
acero según el aumento del
número de plantas – efecto
de la gravedad y del viento.
Fuente: Imagen cedida por
Jaume Avellaneda
3.2. LAS CUANTÍAS DE MATERIAL
Para saber las cuantías de material empleado en cada caso, es
necesario saber las secciones de los pilares y los espesores de los forjados.
Además, en los casos en que hay hormigón armado, es necesario saber la
cantidad de acero de refuerzo empleada.
Es sabido que, según el aumento del número de plantas, las
solicitaciones estructurales derivadas de las acciones exteriores crecen, y,
consecuentemente, más material es empleado, y más crecen los costes.
A continuación, se presentan dos gráficas que reflejan estas
variaciones en la estructura según el número de plantas (gráficas 04 y 05):
Gráfica 05. Desglose de
costos
referentes
a
solicitaciones horizontales
y verticales, según el
aumento de la altura
edificatoria. Fuente:
Imagen cedida por Jaume
Avellaneda
28
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Se suele hacer el dimensionado estructural con programas
informáticos o cálculos a mano. En esta tesina, estos dos métodos fueron
utilizados, según cada tipo estructural. En todos los casos, se hizo la
simulación para tres distintas alturas, es decir, con dos, seis y diez plantas. La
altura límite de diez plantas fue estipulada porque no hay edificios en madera
actualmente construido con más plantas que esto, inviabilizando la
comparación.
muertas, peso propio, cargas lineales, etc.; y también las mismas cargas de
viento.
En los casos de base hormigón H1 y H2, y también para el caso en acero
A1, se utilizó un programa de cálculo estructural llamado CYPECAD38. Su gran
ventaja es que posee una función en la que es posible sacarle las cuantías de
material de acero, en kilogramos, y de hormigón, en metros cúbicos. Además,
el programa considera en sus cálculos las normativas del país correspondiente
(figura 50).
Para igualar al máximo las soluciones constructivas, se intentó establecer
algunos parámetros comunes. Se adoptó la misma unidad funcional, es decir,
el mismo edificio de viviendas con idénticos núcleo de escaleras y ascensor.
Se consideró también las mismas cargas verticales, tales como cargas
Figura 50. Pantalla inicial del programa CYPECAD. Fuente: Programa CYPECAD.
A continuación se exponen las tablas resumen de los tres sistemas
simulados en CYPECAD. En el anexo 8.1. se puede mirar con más detalle todos
los resultados, planta por planta.
Descripción
1. BASE HORMIGÓN
Sistemas
VERTICAL
H1
Elemento constructivo
PB + 1
Den.
PB + 5
PB + 9
Volúmen
parcial
Peso
parcial
Volúmen
parcial
Peso
parcial
Volúmen
parcial
Peso
parcial
(m³)
(kg)
(m³)
(kg)
(m³)
(kg)
11,00
−
32,28
−
77,31
−
−
1077,00
−
3370,00
−
7594,00
Material
Hormigón
1.1. PILARES DE HORMIGÓN ARMADO H-P Armadura longitudinal y transversal de
barras de acero
1.2. VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO
H-V
14,69
−
54,13
−
93,57
−
Armadura de barras de acero
−
1620,00
−
5679,00
−
12546,00
1.3. FORJADO DE LOSA DE
HORMIGÓN MACIZAA
Hormigón
H-FR Armadura longitudinal de barras de
acero
47,29
−
135,69
−
223,97
−
−
4084,00
−
11607,00
−
21940,00
72,98
6781,00
222,10
20656,00
394,85
42080,00
HORIZONTAL
Hormigón
TOTAL
Tabla
09.
Cuantías
obtenidas en el programa
CYPECAD, para solución
H1. Fuente: Elaboración
propia.
29
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
1. BASE HORMIGÓN
Sistemas
VERTICAL
H2
HORIZONTAL
Elemento constructivo
PB + 1
Den.
Hormigón
H-FR Armadura bidireccional (mallazo) de
barras de acero y de los ábacos
TOTAL
Volúmen
parcial
Peso
parcial
Volúmen
parcial
Peso
parcial
(m³)
(kg)
(m³)
(kg)
(m³)
(kg)
11,00
−
45,38
−
75,34
−
−
1072,00
−
4032,00
−
8300,00
15,91
−
55,57
−
95,17
−
−
1409,00
−
5202,00
−
12282,00
39,49
−
113,70
−
187,54
−
−
2329,00
−
6381,00
−
11930,00
66,40
4810,00
214,65
15615,00
358,05
32512,00
Descripción
Sistemas
2. BASE ACERO
VERTICAL
Elemento constructivo
PB + 1
Den.
PB + 5
Tabla
10.
Cuantías
obtenidas en el programa
CYPECAD, para solución
H2. Fuente: Elaboración
propia.
PB + 9
Volúmen
parcial
Peso
parcial
Volúmen
parcial
Peso
parcial
Volúmen
parcial
Peso
parcial
(m³)
(kg)
(m³)
(kg)
(m³)
(kg)
Material
2.1. PILARES METÁLICOS
A-P Perfiles laminados de acero inoxidable
−
4050
−
15799
−
34494
2.2. JÁCENAS Y VIGUETAS METÁLICAS
A-V Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
Armadura negativa longitudinal y
bidireccional (mallazo) de barras de
acero
−
6368
−
22580
−
44351
−
3977
−
11482
−
19001
−
137
−
417
−
754
34,07
−
99,33
−
166,16
−
34,07
14532
99,33
50278
166,16
98600
2.3. FORJADO COLABORANTE
A1 HORIZONTAL
PB + 9
Peso
parcial
Material
Hormigón
1.1. PILARES DE HORMIGÓN ARMADO H-P Armadura longitudinal y transversal de
barras de acero
Hormigón
1.2. VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO
H-V
Armadura de barras de acero
1.3. FORJADO DE LOSA DE
HORMIGÓN RETICULADA
PB + 5
Volúmen
parcial
Hormigón
TOTAL
Tabla
11.
Cuantías
obtenidas en el programa
CYPECAD, para solución
A1. Fuente: Elaboración
propia.
30
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A diferencia, el caso del sistema H3 no pudo ser efectuado en el
mismo programa, porque este no considera la postensión en forjados. Por lo
tanto, la tesina se basó en dos estudios ya realizados con este sistema.
El
primer
estudio,
fue
desarrollado por CTT Stronghold, en lo
cual se compara un forjado macizo de
hormigón armado con 35 cm de canto
con uno de hormigón postensado, con
25 cm de canto (tabla 12).
El segundo estudio fue
desarrollado por la Societat Orgánica
de Barcelona, por el arquitecto
Gerardo Wadel. En este análisis se
comparan varios tipos de forjados,
entre los cuales también están la losa
maciza y la losa postensada (figura 51).
En este estudio, si se comparan la losa maciza con la postensada, se
verifica la disminución de un 7% de la cantidad total de hormigón utilizada y
de un 25% de la cantidad de acero. Así, este mismo porcentaje de reducción
se aplicó a los valores obtenidos en la simulación en losa maciza en CYPECAD.
En el caso de las vigas y pilares, como las luces son más grandes, hay una
disminución de un 32% de la cantidad total de pilares, y de un 16% de la
cantidad total de vigas (figuras 52 y 53).
P9
P15
P11
Tabla 12. Comparativo entre losa maciza
y losa postesada de hormigón. Fuente:
CTT Stronghold.
P16
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Fig.52
P4
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P1
P2
P3
P4
Fig.53
Figura 52. Esquema estructural para las soluciones H1 y H2. Figura 53. Esquema estructural
para la solución H3. Fuente: Elaboración Propia.
En el caso del sistema mixto AH1, simplemente se recogió los valores
obtenidos en los pilares de hormigón de la solución H1, y del forjado, jácenas
y viguetas de la solución A1, ambos simulados en CYPECAD (figuras 54 y 55).
Figura 51.
Losa postesada de
hormigón analizada por
Societat Orgánica.
Fuente: Societat
Orgánica.
31
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
P15
P16
P17
P18
P15
P16
P17
P18
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P13
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P11
P12
P13
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P1
P2
P3
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Fig.54
Fig.55
Fig.56
Fig.57
Figura 54. Esquema estructural para la solución A1. Figura 55. Esquema estructural para la
solución AH1. Fuente: Elaboración Propia.
Figura 56. Esquema estructural para las soluciones M1 y M2 – planta baja. Figura 57. Esquema
estructural para las soluciones M1 y M2 – planta tipo. Fuente: Elaboración Propia.
Por último, en el caso de la madera, se realizaron consultas junto a
dos empresas de paneles contralaminados, KLH Massivholz76 y FinnForest66.
En el apartado correspondiente a los resultados de estas simulaciones
(anexos 8.2 y 8.4), se presenta en más detalles los cálculos y las tablas de
referencia.
Así, se consideró los espesores de chapa recomendados por estas
instituciones, segundo la altura de la edificación.
En el caso del forjado de la solución M1 se consideró los espesores de
paneles según la luz existente, y en el caso M2, se hizo un pre dimensionado
de viguetas siguiendo el modelo Kerto de FinnForest22 (figuras 56 y 57).
32
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
3.3. LAS BASES DE DATOS UTILIZADAS
Para el cálculo de impacto medioambiental, hay actualmente diversas
fuentes de datos. En este caso, se consideraron solamente dos de estos. El
primer, por ser el banco de datos español, llamado BEDEC, y el segundo, del
libro Energy Manual, ya que es muy reciente y contiene valores actualizados.
El BEDEC, Banco Estructurado de Datos de Elementos Constructivos74,
contiene datos del ITeC (Instituto de Tecnología de la Construcción de
Cataluña). Así, se puede consultar datos de empresas fabricantes de
productos de la construcción y también de entidades. Es un banco
paramétrico, de actualización trimestral, que contiene elementos de
edificación, con precios de referencia, pliegos de condiciones técnicas, y
datos medioambientales de cada producto (figura 58).
En el libro Energy Manual
(HEGGER; 2008), se presenta una visión
exhaustiva de los parámetros de
construcción de la eficiencia energética y
la sostenibilidad. Hay un apartado
dedicado
exclusivamente
a
los
materiales, donde se pueden consultar
tablas en las que hay valores de
referencia de energía incorporada de los
materiales y sus respectivas emisiones de
CO2.
Los
materiales
están
ahí
subdivididos en varias categorías:
pétreos, materiales con aglomerantes,
cerámicos, bituminosos, en madera,
metal, vidrio, y materiales sintéticos
Figura 59. Portada del libro Energy
(figura 59).
Manual. Fuente: Hegger, 2008.
Es importante denotar que los números de BEDEC y de Energy
Manual reflejan solamente los impactos ambientales oriundos de la
extracción y producción del material, no teniendo en cuenta todos los
parámetros del ciclo de vida. Por lo tanto, los números aquí obtenidos deben
ser observados teniendo esto en consideración, ya que la gestión del ciclo de
vida del material (transporte, mantenimiento, reúso, etc.), no fueron
tomados en consideración en este análisis. Este análisis tiene carácter más
genérico, y por lo tanto esta base de datos fue utilizada. Sin embargo, en un
análisis de un estudio de caso específico sería necesario complementar el
estudio con las otras etapas del ciclo de vida.
Figura 58. Página inicial del banco BEDEC. Fuente: www.itec.es
Los sistemas están clasificados según la denominación explicitada
anteriormente, es decir, H1, H2 y H3, para base en hormigón, A1 para base en
acero, AH1 para base mixta y M1 y M2 para base en madera.
33
Perfil de acero con 40% de reciclaje - Energy Manual
(MJ/kg)
(kg CO2 eq/kg)
Acero con 100% 1a fusión
24
1,7
Acero con 15% 1a fusión y 85% de 2a
fusion Aunque se exponen las
-12
-0,71
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
dos bases más abajo, se optó por utilizar
únicamente una de ellas. Como el trabajo es desarrollado en España, se optó
por
utilizar la base de datos nacional, es decir, el BEDEC.
Energía incorporada
0,15 x (acero de 1a fusion) + 0,85 x (acero de 2a fusion) = -12
La+ (0,
única
es para el caso del acero. Este material está
(0,15 X 24)
85 x y)excepción
= -12
disponible
en
el
mercado
como
acero de primera fusión o de segunda fusión,
1 y = -18,35
y el porcentaje de acero reciclado presente puede cambiar significativamente
elEntonces:
impacto ambiental producido.
Considerando 60% 1 fusion y 40% segunda fusion tenemos:
En el
banco
valores
existentes
no aclaran este porcentaje
0,60 x (acero
de 1a
fusion)BEDEC
+ 0,40 x los
(acero
de 2a fusion)
=x
(0,6reciclaje,
x 24) + (0,4 mientras
x (-18,85)) =que en la otra fuente esto está en más detalle, siendo
de
= 7,06
adoptadox por
este motivo. Ahí hay valores actualizados (2010) para el acero
compuesto 100% por material de primera fusión y otro con 85% de acero de
Emisiones de
CO2 (tabla
segunda
fusión
Perfil
de acero13).
con 40% de reciclaje - Energy Manual
0,15 x (acero de 1a fusion) + 0,85 x (acero de 2a fusion) =(MJ/kg)
-0,71
(0,15 X 1,7) + (0, 85 x y) = -0,71
Acero con 100% 1a fusión
1 y = -1,14
Acero con 15% 1a fusión y 85% de 2a
fusion
(kg CO2 eq/kg)
24
1,7
-12
-0,71
Tabla 13. Impacto Ambiental del Acero. Fuente: Hegger, 2008.
Entonces:
ConsiderandoEnergía
60% 1 incorporada
fusion y 40% segunda fusion tenemos:
En España
se estima que el porcentaje de acero
0,60 x (acero 0,15
de 1ax fusion)
+ 0,40
x (acero
de 2ax fusion)
= x2a fusion) = -12
(acero de
1a fusion)
+ 0,85
(acero de
reciclado en la
construcción civil es alrededor de un 40%, entonces por esto los valores
(0,6 x 1,7) + (0,4
x (-1,14))
(0,15
X (tabla
24) + =(0, 85
= -12resultado de una interpolación de los dos
expresos
abajo
14)x y)son
x = 0,564 1 y = -18,35
valores arriba expuestos. Los cálculos efectuados pueden ser consultados en
detalle en el anexo 8.3.
Con estas bases de datos es posible sacar, para cada material, sus datos
de densidad, en kg/m3, de energía incorporada, en MJ/m3 o MJ/kg, y de
emisiones de CO2, en kg Co2 equivalente/kg o kg Co2 equivalente/m3.
Una vez obtenidos los valores globales, para cada material y cada altura
edificatoria, se obtuvo los valores por metraje cuadrado, dividiéndose el valor
total por el techo edificable.
Los cálculos fueron hechos contraponiendo los valores obtenidos que
tienen en cuenta el reciclaje con los que no lo consideran.
Estos datos fueron organizados en tablas resumen y gráficas, para mejor
comprensión y análisis. Hecho esto, se hizo una comparación entre todos los
sistemas y alturas, y luego se trasladó los datos a una manzana tipo. Este
análisis puede ser visto en más detalle en el apartado 4 de esta tesina.
A continuación, se exponen cuatro tablas de referencia de impacto
medioambiental. Las dos primeras consideran el acero oriundo un 100% de
primera fusión, y la tercera y cuarta, un 60% de primera fusión y un 40% de
segunda fusión.
Más adelante, como ítem final de este capítulo, se presentan los alcances
y limitaciones de esta investigación.
Entonces:
Traspasando el porcentaje al banco BEDEC
Considerando 60% 1 fusion y 40% segunda fusion tenemos:
Energy Manual
Bedec
1a fusión/ 2a0,60 x (acero de 1a fusion)
+ 0,40 x (acero de 2a fusion) = x
(MJ/kg)
reducción
(kg CO2 eq/kg)
reducción
(MJ/kg) (kg CO2 eq/kg)
fusión
(0,6 x 24) + (0,4 x (-18,85)) =
100% / 0%
24
1,7
35
2,82
x = 7,06
71%
67%
60% / 40%
7,06
0,56
10,30
0,94
Tabla 14. Impacto Ambiental del acero con un 40% de reciclaje. Fuente: Elaboración Propia.
Emisiones de CO2
0,15 x (acero de 1a fusion) + 0,85 x (acero de 2a fusion) = -0,71
(0,15 X 1,7) + (0, 85 x y) = -0,71
1 y = -1,14
Entonces:
Considerando 60% 1 fusion y 40% segunda fusion tenemos:
0,60 x (acero de 1a fusion) + 0,40 x (acero de 2a fusion) = x
(0,6 x 1,7) + (0,4 x (-1,14)) =
34
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
1.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
1. BASE HORMIGÓN
1.2. LOSA DE HORMIGÓN
MACIZA
H-P
H-V
1.3.LOSA DE HORMIGÓN
RETICULADA
H-V
HORIZONTAL
H-FR
H-V
3. BASE MIXTA
2. BASE ACERO
H-FP
VERTICAL
2.1. PILARES METÁLICOS
2.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 2.3. FORJADO
COLABORANTE
VERTICAL
3.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
3.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 3.3. FORJADO
COLABORANTE
VERTICAL
4.1. MURO VERTICAL DE
PANEL CONTRALAMINADO
EMISIONES DE CO2
ENERGY MANUAL
Densidad o peso Densidad o peso
(kg/m³)
(kg/m³)
(kg/m²)
(kg/m²)
(kg/m)
(kg/m)
BEDEC
ENERGY MANUAL
Valor unitario
Valor unitario
(kg CO2 eq/m³)
(kg CO2 eq/m³)
(kg CO2 eq/m²)
(kg CO2 eq/m²)
(kg CO2 eq/kg)
(kg CO2 eq/kg)
320,00
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Hormigón
H-FM
Armadura longitudinal de barras de acero
1.4. LOSA DE HORMIGÓN
POSTENSADA
4. BASE MADERA
MATERIAL
BEDEC
Unidad Ref.
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
PESO
Unidad Ref.
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura bidireccional (mallazo) de barras de acero y de los ábacos
Hormigón
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura longitudinal de barra corrugada de acero y armadura activa
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
A-P
Perfiles laminados de acero inoxidable
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
1,70
A-FC Chapa de acero inoxidable
H-P
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
1,70
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
2,82
1,70
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
M-MV Madera contralaminada de pino
Encolado de superficie
4.2. MURO HORIZONTAL DE M-MH Madera contralaminada de pino
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.3. VIGUETAS DE MADERA
Madera de pino
HORIZONTAL
M-Vi
Encolado de superficie
4.4. FORJADO DE MADERA
Madera de pino
M-F
Encolado de superficie
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
430,00
430,00
430,00
430,00
-648,00
-648,00
-648,00
-648,00
Tabla 15. Caracterización de los sistemas constructivos – Peso y Emisiones de CO2, considerando acero 100% de primera fusión. Fuente: Elaboración Propia.
35
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
1.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
1.2. LOSA DE HORMIGÓN
MACIZA
1. BASE HORMIGÓN
ENERGÍA INCORPORADA
H-P
H-V
1.3.LOSA DE HORMIGÓN
RETICULADA
H-V
HORIZONTAL
H-FR
H-V
3. BASE MIXTA
2. BASE ACERO
H-FP
VERTICAL
2.1. PILARES METÁLICOS
2.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 2.3. FORJADO
COLABORANTE
VERTICAL
3.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
3.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 3.3. FORJADO
COLABORANTE
VERTICAL
4.1. MURO VERTICAL DE
PANEL CONTRALAMINADO
BEDEC
ENERGY MANUAL
Valor unitario Valor unitario Valor unitario
Valor unitario
(MJ/m³)
(kWh/m³)
(MJ/m³)
(kWh/m³)
(MJ/m²)
(kWh/m²)
(MJ/m²)
(kWh/m²)
(MJ/kg)
(kWh/kg)
(MJ/kg)
(kWh/kg)
490,00
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura de barras de acero
Hormigón
H-FM
Armadura longitudinal de barras de acero
1.4. LOSA DE HORMIGÓN
POSTENSADA
4. BASE MADERA
MATERIAL
Unidad Ref.
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
Hormigón
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura bidireccional (mallazo) de barras de acero y de los ábacos
Hormigón
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura longitudinal de barra corrugada de acero y armadura activa
((MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
A-P
Perfiles laminados de acero inoxidable
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
6,67
A-FC Chapa de acero inoxidable
H-P
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
6,67
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
35,00
9,72
24,00
6,67
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
2.617,00
726,94
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
2.617,00
726,94
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
2.617,00
726,94
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
2.617,00
726,94
M-MV Madera contralaminada de pino
Encolado de superficie
4.2. MURO HORIZONTAL DE M-MH Madera contralaminada de pino
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.3. VIGUETAS DE MADERA
Madera de pino
HORIZONTAL
M-Vi
Encolado de superficie
4.4. FORJADO DE MADERA
Madera de pino
M-F
Encolado de superficie
Tabla 16. Caracterización de los sistemas constructivos – Energía incorporada, considerando acero 100% de primera fusión. Fuente: Elaboración Propia.
36
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
1. BASE HORMIGÓN
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
1.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
H-P
1.2. LOSA DE HORMIGÓN
MACIZA
H-V
1.3.LOSA DE HORMIGÓN
RETICULADA
H-V
HORIZONTAL
H-FR
H-V
2. BASE ACERO
H-FP
VERTICAL
2.1. PILARES METÁLICOS
2.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 2.3. FORJADO
COLABORANTE
VERTICAL
3.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
3.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 3.3. FORJADO
COLABORANTE
A-P
A-V
Densidad o peso Densidad o peso
(kg/m³)
(kg/m³)
(kg/m²)
(kg/m²)
(kg/m)
(kg/m)
BEDEC
ENERGY MANUAL
Valor unitario
Valor unitario
(kg CO2 eq/m³)
(kg CO2 eq/m³)
(kg CO2 eq/m²)
(kg CO2 eq/m²)
(kg CO2 eq/kg)
(kg CO2 eq/kg)
320,00
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura bidireccional (mallazo) de barras de acero y de los ábacos
Hormigón
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura longitudinal de barra corrugada de acero y armadura activa
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Perfiles laminados de acero inoxidable
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
0,56
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
H-P
EMISIONES DE CO2
ENERGY MANUAL
Hormigón
Hormigón
H-FM
Armadura longitudinal de barras de acero
1.4. LOSA DE HORMIGÓN
POSTENSADA
3. BASE MIXTA
MATERIAL
BEDEC
Unidad Ref.
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
PESO
Unidad Ref.
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
0,56
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
kg/m³
7.850,00
7.850,00
kg CO2 eq/kg
0,94
0,56
Hormigón
kg/m³
2.418,17
2.360,00
kg CO2 eq/m³
224,34
320,00
4.1. MURO
VERTICAL
DE constructivos
M-MV Madera contralaminada
kg/m³
530,00de segunda fusión. Fuente:
kg CO2 eq/m³
36,04
de pinode CO2, considerando acero 60% de primera
Tabla 17. Caracterización
de los
sistemas
– Peso y Emisiones
fusión y 40%
Elaboración
Propia.
4. BASE MADERA
VERTICAL
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.2. MURO HORIZONTAL DE M-MH Madera contralaminada de pino
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.3. VIGUETAS DE MADERA
Madera de pino
HORIZONTAL
M-Vi
Encolado de superficie
4.4. FORJADO DE MADERA
Madera de pino
M-F
Encolado de superficie
kg/m³ mad.
8,40
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
kg/m³
530,00
kg/m³ mad.
8,40
430,00
430,00
430,00
430,00
kg CO2 eq/m³
6,64
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
kg CO2 eq/m³
36,04
kg CO2 eq/m³
6,64
-648,00
-648,00
-648,00
-648,00
37
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
BASE DEL SISTEMA
ESTRUCTURAL
VERTICAL
ELEMENTO CONSTRUCTIVO DEN.
1.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
1.2. LOSA DE HORMIGÓN
MACIZA
1. BASE HORMIGÓN
ENERGÍA INCORPORADA
H-P
H-V
1.3.LOSA DE HORMIGÓN
RETICULADA
H-V
HORIZONTAL
H-FR
H-V
2. BASE ACERO
H-FP
VERTICAL
2.1. PILARES METÁLICOS
2.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 2.3. FORJADO
COLABORANTE
VERTICAL
3.1. PILARES DE HORMIGÓN
ARMADO
3.2. JÁCENAS Y VIGUETAS
METÁLICAS
HORIZONTAL 3.3. FORJADO
COLABORANTE
A-P
A-V
ENERGY MANUAL
Valor unitario Valor unitario Valor unitario
Valor unitario
(MJ/m³)
(kWh/m³)
(MJ/m³)
(kWh/m³)
(MJ/m²)
(kWh/m²)
(MJ/m²)
(kWh/m²)
(MJ/kg)
(kWh/kg)
(MJ/kg)
(kWh/kg)
490,00
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura de barras de acero
Hormigón
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura bidireccional (mallazo) de barras de acero y de los ábacos
Hormigón
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura longitudinal de barra corrugada de acero y armadura activa
((MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
Perfiles laminados de acero inoxidable
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
1,96
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
H-P
BEDEC
Hormigón
Hormigón
H-FM
Armadura longitudinal de barras de acero
1.4. LOSA DE HORMIGÓN
POSTENSADA
3. BASE MIXTA
MATERIAL
Unidad Ref.
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
Armadura longitudinal y transversal de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
1,96
A-V
Perfiles laminados de acero inoxidable
A-FC Chapa de acero inoxidable
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
Armadura negativa longitudinal y bidireccional (mallazo) de barras de acero
(MJ o kWh)/kg
10,30
2,86
7,06
1,96
Hormigón
(MJ o kWh)/m³
1.246,32
346,20
1.764,00
490,00
4.1. MURO
VERTICAL
DE constructivos
M-MV Madera–contralaminada
o kWh)/m³
350,00Fuente: Elaboración Propia.
de pino
Tabla 18. Caracterización
de los
sistemas
Energía incorporada,
considerando acero 60% de primera(MJ
fusión
y 40% de1.260,00
segunda fusión.
4. BASE MADERA
VERTICAL
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.2. MURO HORIZONTAL DE M-MH Madera contralaminada de pino
PANEL CONTRALAMINADO
Encolado de superficie
4.3. VIGUETAS DE MADERA
Madera de pino
HORIZONTAL
M-Vi
Encolado de superficie
4.4. FORJADO DE MADERA
Madera de pino
M-F
Encolado de superficie
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
(MJ o kWh)/m³
1.260,00
350,00
(MJ o kWh)/m³
378,00
105,00
2.617,00
726,94
2.617,00
726,94
2.617,00
726,94
2.617,00
726,94
38
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
3.4. ALCANCES Y LIMITACIONES
Un análisis estructural completo debe atender a todas las solicitaciones
exteriores como también a las interiores. Estas solicitaciones se reflejan en
acciones horizontales y verticales en el edificio (figuras 60 y 61).
Fig. 60
Fig. 61
Figura 60. Acciones horizontales en la edificación. Figura 61. Acciones verticales en la
edificación. Fuente: www.tectoweb.com
Otra dificultad encontrada en este trabajo fue simular la estructura con
forjado postensado. Como no fue posible hacer el cálculo por sistema
informático, se hizo una aproximación partiéndose de dos estudios de
referencia. Por lo tanto, una real comparación debe solicitar un cálculo más
preciso.
Sin embargo, a pesar de las limitaciones aquí expuestas, el trabajo tiene
grande contribución al análisis de impacto medioambientales, ya que
contempla siete sistemas constructivos, y tres alturas distintas. Puede ser
utilizado también como referencia en la elección de sistemas constructivos,
ya que presenta una visión ambiental del tema.
A continuación, se presentan los resultados del trabajo, juntamente con
el análisis de cada caso.
En este trabajo, por lo tanto, las simulaciones consideraron las cargas de
viento y sismo, como también las cargas permanentes, sobrecargas de uso y
cargas lineales actuantes en la edificación. De esta manera, los resultados
obtenidos se aproximan bastante de la realidad.
Sin embargo, hay que decir que el análisis sería más preciso si se
estuviera trabajando en un estudio de caso específico, ubicado en un sitio
determinado, de lo cual se pudiera saber exactamente todas las solicitaciones
exteriores actuantes. Por ejemplo, en sitios en que hay la presencia de nieve,
ciertamente los valores descritos en este trabajo cambiarían.
Otro dato importante que no se puede olvidar es el tema de las
cimentaciones. Abarcar este tema en esta tesina abriría muchas otras
variables, en lo que se refiere al tipo de suelo del lugar, el tipo de
cimentación, el sistema constructivo, etc., y no sería posible tratarlo bien en
el tiempo disponible. Por lo tanto, se decidió no abarcar este tema, que se
queda en abierto para una profundización posterior.
39
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS
Este capítulo demuestra todos los resultados de esta tesina. Para cada
sistema, fueron generadas seis tablas resumen para el análisis. Tres tablas
consideran el acero 100% de primera fusión, y las otras tres, el acero con 40%
de reciclaje.
Cada tabla contempla la simulación con edificios de dos, seis y diez
plantas, y contiene números referentes, en esta secuencia, al volumen, peso,
energía incorporada y emisiones de CO2 de los materiales.
Los cuadros pretenden simplificar la visualización de los resultados. De
esta manera, primeramente se presentan los valores subdivididos por dos
categorías, sistemas estructurales verticales, y sistemas estructurales
horizontales. En otras palabras, se contrapone el impacto generado por
pilares con el impacto generado por vigas y forjados.
Enseguida, hay un desglose por origen del material, es decir, pétrea,
metálica, orgánica o sintética. Por último, hay un resumen total, sin
subcategorías. Lo que se expone aquí son los resúmenes de los cálculos. Si se
desea verificar el cálculo completo, se puede consultar los anexos 8.4 y 8.5 al
final de este trabajo.
Luego, para facilitar la visualización y comprensión, se generaron gráficas,
que, cuando pertinente, comparan la existencia o no del reciclaje de acero.
Así como todo el restante del trabajo, primeramente se exponen las
estructuras en base hormigón, H1, H2 y H3, seguidas por base acero, A1, base
mixta, AH1, y base madera, M1 y M2.
Para efectos de recordación, se describe resumidamente a continuación
la composición de cada sistema.
BASE HORMIGÓN
H1: Pilares de hormigón y losa maciza de hormigón armado
H2: Pilares de hormigón y losa reticulada de hormigón armado
H3: Pilares de hormigón y losa postensada de hormigón armado
BASE ACERO
A1: Pilares de acero, jácenas y viguetas de acero y forjado
colaborante
BASE MIXTA
AH1: Pilares de hormigón, jácenas y viguetas de acero y forjado
colaborante
BASE MADERA
M1: Muro vertical contralaminado y forjado contralaminado
M2: Muro vertical contralaminado y forjado de tablero y
viguetas de madera
Para finalizar, el ítem 4.5 resume todo el contenido expuesto
anteriormente, analizando los resultados de manera global, tanto en la escala
del metro cuadrado construido como en la de una manzana tipo. Así, revela
cuales sistemas son más eficientes, dentro de las premisas de este trabajo,
según la altura de la edificación.
40
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.1. ESTRUCTURAS EN BASE HORMIGÓN
De acuerdo con lo descrito anteriormente, en este apartado del trabajo,
se van a presentar las simulaciones en hormigón, de los sistemas H1, H2 y H3.
Primeramente se presentan solo las tablas, y luego, estas son convertidas
en gráficas y comentadas.
PB + 1
4.1.1.
PB + 5
PB + 9
SISTEMA H1
Estructura compuesta por pilares y losa maciza de hormigón armado.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por subsistemas estructurales
(m³)
PB + 1
PB + 5
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
11,14
15,08%
69,99
15,10%
100,04
15,59%
27,79
15,59%
10,87
HORIZONTAL
62,71
84,92%
393,46
84,90%
541,56
84,41%
150,43
84,41%
59,69
84,59%
TOTAL
73,84
100,00%
463,45
100,00%
641,60
100,00%
178,22
100,00%
70,56
100,00%
15,41%
15,27%
32,71
14,55%
68,64
14,60%
102,09
15,68%
28,36
15,68%
10,93
HORIZONTAL
192,02
85,45%
401,52
85,40%
549,15
84,32%
152,54
84,32%
60,67
84,73%
TOTAL
224,73
100,00%
470,16
100,00%
651,25
100,00%
180,90
100,00%
71,60
100,00%
18,89%
VERTICAL
PB + 9
(kg/m²)
VERTICAL
VERTICAL
H1
%
78,28
19,56%
98,40
19,51%
140,92
18,55%
39,14
18,55%
15,30
HORIZONTAL
321,93
80,44%
405,82
80,49%
618,80
81,45%
171,89
81,45%
65,68
81,11%
TOTAL
400,21
100,00%
504,22
100,00%
759,71
100,00%
211,03
100,00%
80,99
100,00%
Tabla 19. Sistema H1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
41
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por subsistemas estructurales
(m³)
PB + 1
PB + 5
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
11,14
15,08%
69,99
15,10%
53,90
15,35%
14,97
15,35%
7,78
HORIZONTAL
62,71
84,92%
393,46
84,90%
297,20
84,65%
82,55
84,65%
43,30
84,77%
TOTAL
73,84
100,00%
463,45
100,00%
351,10
100,00%
97,53
100,00%
51,08
100,00%
15,23%
14,87%
32,71
14,55%
68,64
14,60%
53,97
15,15%
14,99
15,15%
7,71
HORIZONTAL
192,02
85,45%
401,52
85,40%
302,31
84,85%
83,97
84,85%
44,12
85,13%
TOTAL
224,73
100,00%
470,16
100,00%
356,28
100,00%
98,97
100,00%
51,82
100,00%
19,26%
VERTICAL
PB + 9
(kg/m²)
VERTICAL
VERTICAL
H1
%
78,28
19,56%
98,40
19,51%
75,85
19,00%
21,07
19,00%
10,94
HORIZONTAL
321,93
80,44%
405,82
80,49%
323,32
81,00%
89,81
81,00%
45,87
80,74%
TOTAL
400,21
100,00%
504,22
100,00%
399,17
100,00%
110,88
100,00%
56,81
100,00%
Tabla 20. Sistema H1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
72,98
98,83%
446,31
96,30%
230,02
35,85%
63,90
35,85%
41,40
58,68%
0,86
1,17%
17,15
3,70%
411,57
64,15%
114,33
64,15%
29,15
41,32%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
73,84
100%
463,45
100%
641,60
100%
178,22
100%
70,56
100%
222,10
98,83%
452,75
96,30%
233,34
35,83%
64,82
35,83%
42,00
58,66%
METÁLICOS
2,63
1,17%
17,41
3,70%
417,91
64,17%
116,08
64,17%
29,60
41,34%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
224,73
100%
470,16
100%
651,25
100%
180,90
100%
71,60
100%
PÉTREOS
394,85
98,66%
482,94
95,78%
248,90
32,76%
69,14
32,76%
44,80
55,32%
METÁLICOS
5,36
1,34%
21,28
4,22%
510,81
67,24%
141,89
67,24%
36,18
44,68%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
400,21
100%
504,22
100%
759,71
100%
211,03
100%
80,99
100%
PÉTREOS
PB + 5
(kg/m²)
METÁLICOS
TOTAL
H1
%
TOTAL
Tabla 21. Sistema H1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
42
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
72,98
98,83%
446,31
96,30%
230,02
65,52%
63,90
65,52%
41,40
81,06%
0,86
1,17%
17,15
3,70%
121,07
34,48%
33,63
34,48%
9,67
18,94%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
73,84
100%
463,45
100%
351,10
100%
97,53
100%
51,08
100%
222,10
98,83%
452,75
96,30%
233,34
65,50%
64,82
65,50%
42,00
81,05%
METÁLICOS
2,63
1,17%
17,41
3,70%
122,93
34,50%
34,15
34,50%
9,82
18,95%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
224,73
100%
470,16
100%
356,28
100%
98,97
100%
51,82
100%
PÉTREOS
394,85
98,66%
482,94
95,78%
248,90
62,36%
69,14
62,36%
44,80
78,87%
METÁLICOS
5,36
1,34%
21,28
4,22%
150,26
37,64%
41,74
37,64%
12,00
21,13%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
400,21
100%
504,22
100%
399,17
100%
110,88
100%
56,81
100%
PÉTREOS
PB + 5
(kg/m²)
METÁLICOS
TOTAL
H1
%
TOTAL
Tabla 22. Sistema H1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE
HORMIGÓN
H1
Volúmen
Den.
Volúmen total
(m³)
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
73,84
183259,05
463,45
253700,43
641,60
70472,34
178,22
27900,03
70,56
PB + 5
224,73
557731,56
470,16
772551,67
651,25
214597,69
180,90
84941,11
71,60
PB + 9
400,21
996894,42
504,22
1502029,45
759,71
417230,40
211,03
160116,65
80,99
Tabla 23. Sistema H1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE
HORMIGÓN
H1
Volúmen
Den.
Volúmen total
(m³)
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
PB + 1
73,84
183259,05
463,45
138830,29
351,10
38563,97
PB + 5
224,73
557731,56
470,16
422639,03
356,28
117399,73
PB + 9
400,21
996894,42
504,22
789194,25
399,17
219220,63
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
97,53
Emisiones CO2
Emisiones CO2 Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
20196,82
51,08
98,97
61475,90
51,82
110,88
112313,77
56,81
Tabla 24. Sistema H1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
43
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H1
15%
15%
20%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Peso / unidad sup. edificio x Altura
600,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
500,00
kg/m²
H1
300,00
80%
85%
85%
400,00
PB + 1
PB + 5
4%
PB + 9
4%
4%
200,00
MATERIALES
100,00
0,00
PB+1
PB+5
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
PB+9
Número de plantas
96%
96%
96%
Gráfica 06. Sistema H1. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 07. Sistema H1. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
Independientemente del reciclaje o no del acero, el edificio posee el
mismo volumen de material, y el mismo peso. Por esta razón, todas las
gráficas que analiza el peso de los sistemas aparecen una única vez.
La cantidad de material no aumenta significativamente con el
incremento del número de plantas. Así, un edificio de diez plantas consume
aproximadamente menos de un 10% más que un edificio de dos.
En los casos de energía incorporada y emisiones de CO2, las tablas y
gráficas que aparecen en la parte superior de la hoja son referentes a los
cálculos que consideran que todo el acero empleado es de primera fusión. Las
de abajo, el acero con porcentaje de reciclaje de un 40%.
Respecto a los subsistemas estructurales, en los edificios de dos y seis
plantas, el sistema vertical representa un 15% del total, mientras que en diez
plantas este porcentaje sube para un 20%. Como el porcentaje de materiales
pétreos y metálicos está básicamente constante, se concluye que en diez
plantas la cantidad de acero y hormigón suben en igual proporción, habiendo
un aumento de las sesiones de los pilares, por el efecto de la altura de la
edificación (gráfica 07).
En el caso del peso por metraje cuadrado edificado, se verifica que la
solución H1 está alrededor de los 500 kg/m² en las tres situaciones (gráfica
06).
44
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H1
16%
15%
19%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
MJ/m²
84%
85%
PB + 1
H1
500,00
81%
PB + 5
PB + 9
36%
33%
36%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
64%
Gráfica 08. Sistema H1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Respecto a la energía incorporada, la solución en losa maciza está
entre 650 y 750 MJ (gráfica 08), pero si se considera el reciclaje estos valores
se ven reducidos hasta casi la mitad. En el caso de arriba, casi no hay variación
entre dos plantas y seis plantas, pero con diez plantas el impacto por metro
cuadrado sube un 18%. Ya en el caso de abajo (gráfica 10), el aumento en el
número de plantas representa un 14% de aumento en la energía.
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
64%
67%
Gráfica 09. Sistema H1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Con el reciclaje, se observa que un edificio de diez plantas consume menos
energía incorporada por metro cuadrado que un edificio de dos que emplea
solamente acero de primera fusión. Mientras en la primera simulación los
metales representan aproximadamente un 65% del impacto total, esta cifra es
ocupada por los materiales pétreos en la segunda simulación (gráficas 09 y 11).
H1
15%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Energía / unidad sup. edificio x Altura
1500,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
85%
MJ/m²
1000,00
85%
PB + 1
500,00
34%
PB+1
PB+5
81%
PB + 5
H1
0,00
19%
15%
PB + 9
38%
35%
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
PB+9
Número de plantas
Gráfica 10. Sistema H1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
66%
MATERIALES
PÉTREOS
65%
62%
Gráfica 11. Sistema H1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
45
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H1
15%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
19%
16%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
kg CO2 eq/m²
150,00
100,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
81%
84%
85%
PB + 1
PB + 5
50,00
59%
59%
0,00
PB + 9
H1
41%
PÉTREOS
41%
PB+1
PB+5
55%
PB+9
MATERIALES
45%
PÉTREOS
METÁLICOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
Número de plantas
Gráfica 12. Sistema H1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Respecto a las emisiones de CO2, están alrededor de los 75 kilogramos por m2
(gráfica 12), al paso de que este valor se ve reducido a los 55 kilogramos en el
caso de abajo (gráfica 14). Hay una reducción de un 38% del impacto para el
edificio de dos plantas, valor que llega a un 42% en diez plantas. Además, el
aumento de impacto según la altura es de un 18% en el primer caso, y de un
14%, en el segundo.
Gráfica 13. Sistema H1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
En los dos casos (gráficas 13 y 15), las emisiones generadas provienen
mayoritariamente de las losas, representando más de un 80% de las emisiones
totales. Con relación a la constitución de los materiales, el impacto oriundo de
materiales pétreos y metálicos es muy próximo. Ya en el segundo caso (gráfica
15), se nota que el impacto producido por el acero reduce en un 20% respecto
a la situaciónH1de arriba.
15%
19%
15%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
kg CO2 eq/m²
150,00
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
81%
85%
85%
100,00
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
PB + 9
H1
50,00
19%
19%
21%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
Gráfica 14. Sistema H1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
81%
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
81%
79%
Gráfica 15. Sistema H1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
46
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.1.2.
SISTEMA H2
Estructura compuesta por pilares y losa reticulada de hormigón armado.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por subsistemas estructurales
(m³)
PB + 1
PB + 5
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
11,14
16,62%
69,98
16,73%
99,74
19,90%
27,70
19,90%
10,85
HORIZONTAL
55,88
83,38%
348,25
83,27%
401,49
80,10%
111,53
80,10%
47,50
81,41%
TOTAL
67,01
100,00%
418,23
100,00%
501,23
100,00%
139,23
100,00%
58,35
100,00%
18,59%
22,80%
45,89
21,18%
95,91
21,28%
129,25
23,87%
35,90
23,87%
14,36
HORIZONTAL
170,75
78,82%
354,82
78,72%
412,18
76,13%
114,50
76,13%
48,61
77,20%
TOTAL
216,64
100,00%
450,72
100,00%
541,43
100,00%
150,40
100,00%
62,97
100,00%
22,87%
VERTICAL
PB + 9
(kg/m²)
VERTICAL
VERTICAL
H2
%
76,40
21,09%
96,35
21,20%
148,25
23,90%
41,18
23,90%
15,69
HORIZONTAL
285,79
78,91%
358,03
78,80%
472,12
76,10%
131,15
76,10%
52,90
77,13%
TOTAL
362,19
100,00%
454,37
100,00%
620,37
100,00%
172,32
100,00%
68,58
100,00%
Tabla 25. Sistema H2 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por subsistemas estructurales
(m³)
PB + 1
PB + 5
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
11,14
16,62%
69,98
16,73%
53,81
18,23%
14,95
18,23%
7,77
HORIZONTAL
55,88
83,38%
348,25
83,27%
241,35
81,77%
67,04
81,77%
36,76
82,55%
TOTAL
67,01
100,00%
418,23
100,00%
295,17
100,00%
81,99
100,00%
44,53
100,00%
17,45%
21,86%
45,89
21,18%
95,91
21,28%
71,67
22,51%
19,91
22,51%
10,50
HORIZONTAL
170,75
78,82%
354,82
78,72%
246,78
77,49%
68,55
77,49%
37,52
78,14%
TOTAL
216,64
100,00%
450,72
100,00%
318,45
100,00%
88,46
100,00%
48,02
100,00%
21,88%
VERTICAL
PB + 9
(kg/m²)
VERTICAL
VERTICAL
H2
%
76,40
21,09%
96,35
21,20%
77,13
22,57%
21,43
22,57%
10,92
HORIZONTAL
285,79
78,91%
358,03
78,80%
264,67
77,43%
73,52
77,43%
38,99
78,12%
TOTAL
362,19
100,00%
454,37
100,00%
341,80
100,00%
94,95
100,00%
49,90
100,00%
Tabla 26. Sistema H2 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
47
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
66,40
99,09%
406,07
97,09%
209,29
41,75%
58,13
41,75%
37,67
64,56%
0,61
0,91%
12,16
2,91%
291,94
58,25%
81,10
58,25%
20,68
35,44%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
67,01
100%
418,23
100%
501,23
100%
139,23
100%
58,35
100%
214,65
99,08%
437,56
97,08%
225,52
41,65%
62,64
41,65%
40,59
64,46%
METÁLICOS
1,99
0,92%
13,16
2,92%
315,92
58,35%
87,75
58,35%
22,38
35,54%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
216,64
100%
450,72
100%
541,43
100%
150,40
100%
62,97
100%
PÉTREOS
358,05
98,86%
437,93
96,38%
225,71
36,38%
62,70
36,38%
40,63
59,24%
METÁLICOS
4,14
1,14%
16,44
3,62%
394,66
63,62%
109,63
63,62%
27,96
40,76%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
362,19
100%
454,37
100%
620,37
100%
172,32
100%
68,58
100%
PÉTREOS
PB + 5
(kg/m²)
METÁLICOS
TOTAL
H2
%
TOTAL
Tabla 27. Sistema H2 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
66,40
99,09%
406,07
97,09%
209,29
70,90%
58,13
70,90%
37,67
84,59%
0,61
0,91%
12,16
2,91%
85,88
29,10%
23,86
29,10%
6,86
15,41%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
67,01
100%
418,23
100%
295,17
100%
81,99
100%
44,53
100%
214,65
99,08%
437,56
97,08%
225,52
70,82%
62,64
70,82%
40,59
84,54%
METÁLICOS
1,99
0,92%
13,16
2,92%
92,93
29,18%
25,81
29,18%
7,42
15,46%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
216,64
100%
450,72
100%
318,45
100%
88,46
100%
48,02
100%
PÉTREOS
358,05
98,86%
437,93
96,38%
225,71
66,03%
62,70
66,03%
40,63
81,41%
METÁLICOS
4,14
1,14%
16,44
3,62%
116,10
33,97%
32,25
33,97%
9,27
18,59%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
362,19
100%
454,37
100%
341,80
100%
94,95
100%
49,90
100%
PÉTREOS
PB + 5
(kg/m²)
METÁLICOS
TOTAL
H2
%
TOTAL
Tabla 28. Sistema H2 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
48
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
BASE
HORMIGÓN
Volúmen
Den.
Volúmen total
(m³)
H2
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2 Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
67,01
165376,49
418,23
198195,65
501,23
55054,35
139,23
23073,18
58,35
PB + 5
216,64
534675,19
450,72
642282,59
541,43
178411,83
150,40
74700,08
62,97
PB + 9
362,19
898337,77
454,37
1226532,88
620,37
340703,58
172,32
135595,34
68,58
Tabla 29. Sistema H2 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE
HORMIGÓN
H2
Volúmen
Den.
Volúmen total
(m³)
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2 Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
67,01
165376,49
418,23
116714,25
295,17
32420,62
81,99
17609,02
44,53
PB + 5
216,64
534675,19
450,72
377764,49
318,45
104934,58
88,46
56961,44
48,02
PB + 9
362,19
898337,77
454,37
675779,60
341,80
187716,55
94,95
98661,71
49,90
Tabla 30. Sistema H2 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de H2
primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
17%
21%
21%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Peso / unidad sup. edificio x Altura
600,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
500,00
79%
79%
83%
kg/m²
400,00
H2
300,00
PB + 1
PB + 5
3%
PB + 9
4%
3%
200,00
MATERIALES
100,00
0,00
PB+1
PB+5
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
PB+9
Número de plantas
Gráfica 16. Sistema H2. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
En el caso del peso por metraje cuadrado edificado, se verifica que la
solución H2 está alrededor de los 450 kg/m² en las dos situaciones de mayor
altura, un 8% más que en la solución de dos plantas (gráfica 16). Respecto a la
losa maciza, se nota una disminución de un 10% del peso total de la
97%
97%
96%
Gráfica 17. Sistema H2. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
estructura. Respecto a los subsistemas estructurales, en edificios de dos
plantas, el sistema vertical representa un 17% del total, mientras que en seis
y diez plantas este porcentaje sube para un 20% (gráfica 17).
49
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H2
20%
24%
23%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
77%
80%
MJ/m²
VERTICAL
PB + 1
76%
PB + 5
PB + 9
H2
500,00
42%
42%
36%
MATERIALES
PÉTREOS
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
METÁLICOS
58%
58%
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
64%
Número de plantas
Gráfica 18. Sistema H2. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Respecto a la energía incorporada, la solución en losa reticulada está entre
500 y 650 MJ (gráfica 18), un 20% menos que la solución H1 , y con el reciclaje
estos valores se ven reducidos hasta casi la mitad. En el caso de arriba, el
edificio de seis plantas tiene un 7% más de impacto por m2 que uno de dos, y
el de diez, un 23% más. Ya en el caso de abajo, la diferencia es mucho más
pequeña (gráfica 20).
Gráfica 19. Sistema H2. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
En este sistema, se nota que la estructura vertical crece gradualmente,
representando un quinto del total en dos plantas, y un cuarto en diez (gráfica
19). Aunque represente sólo un 3% del peso la estructura, el acero representa
aproximadamente un 60% de la energía incorporada del sistema. Con el reciclaje
(gráfica 21), este valor es un poco amenizado, representando un 30% del total.
H2
18%
23%
22%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
78%
MJ/m²
82%
PB + 1
PB + 5
H2
500,00
29%
0,00
PB+1
PB+5
Gráfica 20. Sistema H2. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
PB + 9
29%
PB+9
Número de plantas
77%
71%
MATERIALES
34%
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
71%
PÉTREOS
METÁLICOS
66%
Gráfica 21. Sistema H2. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
50
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H2
19%
24%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
150,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
76%
81%
kg CO2 eq/m²
23%
77%
100,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
H2
50,00
65%
35%
0,00
PB+1
PB+5
64%
PB+9
59%
MATERIALES
36%
PÉTREOS
41%PÉTREOS
METÁLICOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
Número de plantas
Gráfica 22. Sistema H2. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Finalmente, las emisiones de CO2, están alrededor de los 65 kilogramos por
m2, un 15% menos que lo verificado en la losa maciza (gráfica 22). Este valor se
ve reducido aún más con el reciclaje del acero, llegando a los 50 kilogramos
por m2 (gráfica 24). La curva de emisiones pasa a ser más amortiguada en el
caso de abajo. La situación de seis plantas es un 7% mayor que la de dos, y la
de diez plantas, solamente un 3% más grande que la solución de seis.
Gráfica 23. Sistema H2. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
En los dos casos, las emisiones generadas provienen mayoritariamente de las
losas, representando casi un 80% de las emisiones totales (gráficas 23 y 25).
Con relación a la constitución de los materiales, el impacto oriundo de
materiales pétreos es dos veces más grande que el producido por los
materiales metálicos. Ya en el segundo caso (gráfica 25), se nota que el impacto
producido por
H2 el acero reduce en un 20% respecto a la situación de arriba.
17%
23%
22%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
150,00
kg CO2 eq/m²
83%
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
77%
78%
100,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
H2
50,00
15%
15%
19%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
Gráfica 24. Sistema H2. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
85%
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
85%
81%
Gráfica 25. Sistema H2. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
51
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.1.3.
SISTEMA H3
Estructura compuesta por pilares y losa postensada de hormigón armado.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por subsistemas estructurales
(m³)
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
7,57
11,75%
47,60
11,80%
68,03
13,23%
18,90
13,23%
7,39
56,88
88,25%
355,61
88,20%
446,01
86,77%
123,89
86,77%
50,97
87,33%
TOTAL
64,46
100,00%
403,20
100,00%
514,04
100,00%
142,79
100,00%
58,36
100,00%
12,67%
12,56%
22,24
11,37%
46,68
11,44%
69,42
13,29%
19,28
13,29%
7,44
HORIZONTAL
173,38
88,63%
361,29
88,56%
452,99
86,71%
125,83
86,71%
51,78
87,44%
TOTAL
195,62
100,00%
407,96
100,00%
522,41
100,00%
145,11
100,00%
59,21
100,00%
15,72%
VERTICAL
PB + 9
(kg/m²)
HORIZONTAL
VERTICAL
H3
%
53,23
15,49%
66,91
15,51%
95,82
15,86%
26,62
15,86%
10,41
HORIZONTAL
290,36
84,51%
364,58
84,49%
508,54
84,14%
141,26
84,14%
55,77
84,28%
TOTAL
343,59
100,00%
431,49
100,00%
604,37
100,00%
167,88
100,00%
66,17
100,00%
Tabla 31. Sistema H3 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por subsistemas estructurales
(m³)
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
7,57
11,75%
47,60
11,80%
36,65
12,50%
10,18
12,50%
5,29
56,88
88,25%
355,61
88,20%
256,50
87,50%
71,25
87,50%
38,26
87,86%
TOTAL
64,46
100,00%
403,20
100,00%
293,15
100,00%
81,43
100,00%
43,55
100,00%
12,14%
11,88%
22,24
11,37%
46,68
11,44%
36,70
12,35%
10,19
12,35%
5,24
HORIZONTAL
173,38
88,63%
361,29
88,56%
260,55
87,65%
72,38
87,65%
38,87
88,12%
TOTAL
195,62
100,00%
407,96
100,00%
297,25
100,00%
82,57
100,00%
44,11
100,00%
15,60%
VERTICAL
PB + 9
(kg/m²)
HORIZONTAL
VERTICAL
H3
%
53,23
15,49%
66,91
15,51%
51,58
15,69%
14,33
15,69%
7,44
HORIZONTAL
290,36
84,51%
364,58
84,49%
277,26
84,31%
77,02
84,31%
40,26
84,40%
TOTAL
343,59
100,00%
431,49
100,00%
328,84
100,00%
91,34
100,00%
47,70
100,00%
Tabla 32. Sistema H3 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
52
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
63,80
98,98%
390,16
96,77%
201,09
39,12%
55,86
39,12%
36,20
62,02%
0,66
1,02%
13,04
3,23%
312,95
60,88%
86,93
60,88%
22,17
37,98%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
64,46
100%
403,20
100%
514,04
100%
142,79
100%
58,36
100%
193,61
98,97%
394,67
96,74%
203,41
38,94%
56,50
38,94%
36,61
61,84%
METÁLICOS
2,01
1,03%
13,29
3,26%
319,00
61,06%
88,61
61,06%
22,60
38,16%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
195,62
100%
407,96
100%
522,41
100%
145,11
100%
59,21
100%
PÉTREOS
339,49
98,81%
415,23
96,23%
214,01
35,41%
59,45
35,41%
38,52
58,21%
METÁLICOS
4,10
1,19%
16,27
3,77%
390,36
64,59%
108,43
64,59%
27,65
41,79%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
343,59
100%
431,49
100%
604,37
100%
167,88
100%
66,17
100%
PÉTREOS
PB + 5
(kg/m²)
METÁLICOS
TOTAL
H3
%
TOTAL
Tabla 33. Sistema H3 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Medición
Peso
Energía incorporada
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
%
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
63,80
98,98%
390,16
96,77%
201,09
68,60%
55,86
68,60%
36,20
83,11%
0,66
1,02%
13,04
3,23%
92,06
31,40%
25,57
31,40%
7,35
16,89%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
64,46
100%
403,20
100%
293,15
100%
81,43
100%
43,55
100%
193,61
98,97%
394,67
96,74%
203,41
68,43%
56,50
68,43%
36,61
83,01%
METÁLICOS
2,01
1,03%
13,29
3,26%
93,84
31,57%
26,07
31,57%
7,50
16,99%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
195,62
100%
407,96
100%
297,25
100%
82,57
100%
44,11
100%
PÉTREOS
339,49
98,81%
415,23
96,23%
214,01
65,08%
59,45
65,08%
38,52
80,77%
METÁLICOS
4,10
1,19%
16,27
3,77%
114,83
34,92%
31,90
34,92%
9,17
19,23%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
343,59
100%
431,49
100%
328,84
100%
91,34
100%
47,70
100%
PÉTREOS
PB + 5
(kg/m²)
METÁLICOS
TOTAL
H3
%
TOTAL
Tabla 34. Sistema H3 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
53
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
BASE HORMIGÓN
Volúmen
Den.
Volúmen total
(m³)
H3
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad
Emisiones CO2 total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
PB + 1
64,46
159433,71
403,20
203262,18
514,04
56461,72
142,79
23078,21
58,36
PB + 5
195,62
483952,25
407,96
619714,68
522,41
172142,97
145,11
70239,02
59,21
PB + 9
343,59
853101,13
431,49
1194894,12
604,37
331915,03
167,88
130828,95
66,17
Tabla 35. Sistema H3 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE HORMIGÓN
Volúmen
Den.
Volúmen total
(m³)
H3
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad
Emisiones CO2 total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
64,46
159433,71
403,20
115916,83
293,15
32199,12
81,43
17220,81
43,55
PB + 5
195,62
483952,25
407,96
352618,14
297,25
97949,48
82,57
52327,47
44,11
PB + 9
343,59
853101,13
431,49
650145,05
328,84
180595,85
91,34
94297,96
47,70
H3
Tabla 36. Sistema H3 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera
fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
12%
16%
11%
Peso / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
600,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
500,00
88%
kg/m²
400,00
300,00
H3
84%
89%
PB + 1
PB + 5
3%
200,00
PB + 9
4%
3%
MATERIALES
100,00
PÉTREOS
0,00
PB+1
PB+5
METÁLICOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
PB+9
Número de plantas
Gráfica 26. Sistema H3. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
En el caso del peso por metraje cuadrado edificado, se verifica que la
solución H3 es la más ligera de las tres situaciones en hormigón, con
aproximadamente 20 kilogramos a menos por m2 que la solución H2 (gráfica
26). Como esta solución permite luces más grandes y las losas son más ligeras
debido a la postensión, el impacto generado por los pilares disminuye
97%
97%
96%
Gráfica 27. Sistema H3. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
respecto a los dos sistemas anteriormente presentados. Aunque haya el acero
postensado como elemento añadido de esta solución, hay menos pilares, y
por lo tanto, menos armadura. Así, el volumen de acero permanece
básicamente el mismo que los sistemas H1 y H2, estando alrededor de un 3%
del total (gráfica 27).
54
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H3
13%
13%
16%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
87%
84%
1000,00
MJ/m²
87%
H3
500,00
PB + 1
PB + 5
39%
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
61%
Número de plantas
Gráfica 28. Sistema H3. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Respecto a la energía incorporada, la solución H3 tiene valores
semejantes para dos y seis plantas, alrededor de los 500 MJ, y aumenta un
25% en la solución de diez plantas (gráfica 28). Ya considerando el reciclaje
(gráfica 30) estos valores se ven bastante reducidos, y no hay tanta
discrepancia entre un edificio alto y uno más bajo. Diferentemente de las
soluciones H1 y H2, la solución en losa postensada tiene el acero, y no el
PB + 9
39%
35%
MATERIALES
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
61%
65%
Gráfica 29. Sistema H3. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
hormigón, con 60% del impacto (gráfica 29). Esto se debe, como ya
mencionado anteriormente, pela disminución del número de pilares, lo que
implica mucho menos consumo de hormigón en las estructuras verticales. Sin
embargo, este porcentaje se ve reducido a la mitad cuando se considera el
reciclaje (gráfica 31).
H3
13%
12%
16%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
88%
84%
MJ/m²
87%
PB + 1
PB + 5
H3
500,00
31%
PB + 9
32%
MATERIALES
35%
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
Gráfica 30. Sistema H3. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
69%
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
68%
PÉTREOS
METÁLICOS
65%
Gráfica 31. Sistema H3. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
55
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
H3
13%
16%
13%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
kg CO2 eq/m²
150,00
H3
50,00
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
84%
87%
87%
100,00
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
62%
PB + 9
62%
58%
MATERIALES
38%
0,00
PB+1
PB+5
38%
PB+9
42%
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
Número de plantas
Gráfica 32. Sistema H3. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Respecto a las emisiones de CO2, están entre los 60 y 65 kilogramos por m2
(gráfica 32), al paso de que este valor se ve reducido a los 45 kilogramos en el
caso de abajo. Hay una reducción de un 38% del impacto para el edificio de
dos plantas, valor que llega a un 42% en diez plantas. Además, el aumento de
impacto según la altura es de un 18% en el primer caso (gráfica 32), y de un
14%, en el segundo (gráfica 34).
Gráfica 33. Sistema H3. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
En los dos casos (gráficas 33 y 35), las emisiones provienen mayoritariamente
de las losas, representando más de un 80% de las emisiones totales. Con
relación a la constitución de los materiales, el impacto oriundo de materiales
pétreos y metálicos es muy próximo. Ya en el segundo caso (gráfica 35), se
nota que el impacto producido por el acero reduce en un 20% respecto a la
situación deH3arriba.
12%
16%
12%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
kg CO2 eq/m²
150,00
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
84%
88%
88%
100,00
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
H3
PB + 9
50,00
17%
17%
19%
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
Gráfica 34. Sistema H3. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
83%
83%
81%
Gráfica 35. Sistema H3. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
56
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.2. ESTRUCTURAS EN BASE ACERO
De acuerdo con lo descrito anteriormente, en este apartado del trabajo,
se van a presentar la simulación en acero, es decir, del sistema A1.
Primeramente se presentan solo las tablas, y luego, estas son convertidas
en gráficas y comentadas.
4.2.1.
SISTEMA A1
PB + 1
PB + 5
PB + 9
Estructura compuesta por pilares, jácenas y viguetas de acero y forjado
colaborante.
Descripción
Resúmen por subsistemas estructurales
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
%
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
0,52
1%
10,24
4%
245,81
25%
68,28
25%
17,41
35,41
99%
234,86
96%
743,59
75%
206,55
75%
64,39
79%
TOTAL
35,92
100%
245,10
100%
989,40
100%
274,83
100%
81,81
100%
21%
25%
2,01
2%
13,32
5%
319,64
28%
88,79
28%
22,64
HORIZONTAL
103,72
98%
231,55
95%
801,93
72%
222,76
72%
68,20
75%
TOTAL
105,73
100%
244,87
100%
1.121,57
100%
311,55
100%
90,84
100%
29%
VERTICAL
PB + 9
Peso
Peso / unidad sup. edificio
HORIZONTAL
VERTICAL
A1
Medición
Volúmen
4,39
2%
17,45
7%
418,72
32%
116,31
32%
29,66
HORIZONTAL
174,33
98%
235,65
93%
882,93
68%
245,26
68%
73,98
71%
TOTAL
178,72
100%
253,10
100%
1.301,65
100%
361,57
100%
103,63
100%
Tabla 37. Sistema A1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
57
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Resúmen por subsistemas estructurales
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
%
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
0,52
1%
10,24
4%
72,31
20%
20,09
20%
5,78
35,41
99%
234,86
96%
294,54
80%
81,82
80%
34,28
86%
TOTAL
35,92
100%
245,10
100%
366,85
100%
101,90
100%
40,06
100%
14%
18%
2,01
2%
13,32
5%
94,03
23%
26,12
23%
7,51
HORIZONTAL
103,72
98%
231,55
95%
309,56
77%
85,99
77%
35,18
82%
TOTAL
105,73
100%
244,87
100%
403,59
100%
112,11
100%
42,69
100%
21%
VERTICAL
PB + 9
Peso
Peso / unidad sup. edificio
HORIZONTAL
VERTICAL
A1
Medición
Volúmen
4,39
2%
17,45
7%
123,17
27%
34,22
27%
9,84
HORIZONTAL
174,33
98%
235,65
93%
333,66
73%
92,68
73%
37,14
79%
TOTAL
178,72
100%
253,10
100%
456,83
100%
126,90
100%
46,98
100%
Tabla 38. Sistema A1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Resúmen por materiales
PÉTREOS
PB + 1
A1
PB + 5
PB + 9
Medición
Peso
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
34,07
94,85%
208,35
85,01%
107,38
10,85%
29,83
10,85%
19,33
23,63%
METÁLICOS
1,85
5,15%
36,75
14,99%
882,02
89,15%
245,01
89,15%
62,48
76,37%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
35,92
100%
245,10
100%
989,40
100%
274,83
100%
81,81
100%
PÉTREOS
99,33
93,94%
202,48
82,69%
104,36
9,30%
28,99
9,30%
18,78
20,68%
METÁLICOS
6,40
6,06%
42,38
17,31%
1017,21
90,70%
282,56
90,70%
72,05
79,32%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
105,73
100%
244,87
100%
1121,57
100%
311,55
100%
90,84
100%
PÉTREOS
166,16
92,97%
203,23
80,30%
104,74
8,05%
29,10
8,05%
18,85
18,19%
METÁLICOS
12,56
7,03%
49,87
19,70%
1196,90
91,95%
332,47
91,95%
84,78
81,81%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
178,72
100%
253,10
100%
1301,65
100%
361,57
100%
103,63
100%
TOTAL
Tabla 39. Sistema A1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
58
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Resúmen por materiales
A1
PB + 5
PB + 9
Peso
Peso / unidad sup. edificio
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
Medición
Volúmen
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
34,07
94,85%
208,35
85,01%
107,38
29,27%
29,83
29,27%
19,33
48,26%
METÁLICOS
1,85
5,15%
36,75
14,99%
259,46
70,73%
72,07
70,73%
20,73
51,74%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
35,92
100%
245,10
100%
366,85
100%
101,90
100%
40,06
100%
PÉTREOS
99,33
93,94%
202,48
82,69%
104,36
25,86%
28,99
25,86%
18,78
44,00%
METÁLICOS
6,40
6,06%
42,38
17,31%
299,23
74,14%
83,12
74,14%
23,90
56,00%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
105,73
100%
244,87
100%
403,59
100%
112,11
100%
42,69
100%
PÉTREOS
166,16
92,97%
203,23
80,30%
104,74
22,93%
29,10
22,93%
18,85
40,13%
METÁLICOS
12,56
7,03%
49,87
19,70%
352,09
77,07%
97,80
77,07%
28,13
59,87%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
178,72
100%
253,10
100%
456,83
100%
126,90
100%
46,98
100%
TOTAL
Tabla 40. Sistema A1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE ACERO
Den.
Volúmen
Volúmen total
(m³)
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2 Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 Eq/m²)
PB + 1
35,92
96919,05
245,10
391230,12
989,40
108675,03
274,83
32347,66
PB + 5
105,73
290474,83
244,87
1330468,97
1121,57
369574,71
311,55
107756,29
90,84
PB + 9
178,72
500403,13
253,10
2573488,53
1301,65
714857,93
361,57
Tabla 41. Sistema A1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
204896,33
103,63
A1
Descripción
BASE ACERO
Den.
Volúmen
Volúmen total
(m³)
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
81,81
Emisiones CO2
Emisiones CO2 Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 Eq/m²)
PB + 1
35,92
96919,05
245,10
145058,04
366,85
40293,90
101,90
15839,31
40,06
PB + 5
105,73
290474,83
244,87
478759,65
403,59
132988,79
112,11
50640,48
42,69
PB + 9
178,72
500403,13
253,10
903204,53
456,83
250890,15
126,90
92886,73
Tabla 42. Sistema H1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
46,98
A1
59
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A1
4%
5%
7%
Peso / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
600,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
500,00
kg/m²
400,00
PB + 1
300,00
PB + 5
A1
200,00
93%
95%
96%
15%
PB + 9
17%
20%
MATERIALES
100,00
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
Número de plantas
85%
Gráfica 36. Sistema A1. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
El peso de la estructura de acero es evidentemente muchísimo menor que
una estructura con pilares de hormigón, estando alrededor de los 250 kg/m2
(gráfica 36). El aumento de peso no es muy visible según el aumento en el
número de plantas, pues lo que cambia son las secciones de los pilares, que
son metálicos, y, por lo tanto, repercuten poco en el peso total. Esto implica
menor volumen de material en obra, y facilidad de transporte.
83%
80%
Gráfica 37. Sistema A1. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
Aunque se consideran todos los pilares, jácenas y viguetas en acero, la parte
más pesada del edificio es justamente el hormigón que compone el forjado.
Como se puede observar en las gráficas de arriba (gráfica 37), el forjado
colaborante representa un 95% del peso total, y el hormigón representa
alrededor de 80% de este peso.
60
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A1
25%
25%
32%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
MJ/m²
75%
A1
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
75%
68%
PB + 1
500,00
PB + 5
11%
PB + 9
9%
8%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
Número de plantas
89%
Gráfica 38. Sistema A1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Sin embargo, aunque ligera, la solución A1 tiene la energía incorporada más
alta de todos los sistemas analizados, con valores que ultrapasan los 1000 MJ
(gráfica 38). Aunque el peso no cambie mucho en función de la altura, el
aumento de impacto es exponencial. Esto se ve justificado en las gráficas de
subsistemas, en las cuales se ve claramente el aumento del porcentaje de
92%
91%
Gráfica 39. Sistema A1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
pilares. Considerando el reciclaje el impacto disminuye un 50% (gráfica 40), pero
aún así es más alto si comparado a estructuras en hormigón armado con acero
reciclado. Respecto al impacto de los materiales metálicos en el sistema,
representan un 17% del peso, y un 90% del impacto (gráfica 39). Aunque
reciclandoA1 el acero un 40%, el impacto representa tres cuartos del total (gráfica
41).
18%
20%
27%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
82%
MJ/m²
80%
A1
PB + 1
73%
PB + 5
PB + 9
500,00
29%
23%
26%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
Gráfica 40. Sistema A1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
71%
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
74%
77%
Gráfica 41. Sistema A1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
61
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
A1
21%
28%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
150,00
kg CO2 eq/m²
29%
79%
100,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
72%
71%
PB + 1
PB + 5
A1
PB + 9
50,00
18%
21%
24%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
76%
Gráfica 42. Sistema A1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Respecto a las emisiones de CO2, están alrededor de los 100 kilogramos por m2
(gráfica 42), al paso de que este valor se ve reducido a los 50 kilogramos en el
caso de abajo (gráfica 44). Hay una reducción de un 48% del impacto para el
edificio de dos plantas, valor que llega a un 55% en diez plantas. Además, el
aumento de impacto según la altura es de un 26% en el primer caso, y de un
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
82%
79%
Gráfica 43. Sistema A1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
17%, en el segundo. En los dos casos (gráficas 43 y 45), las emisiones
generadas provienen mayoritariamente de las losas, representando más de un
70% de las emisiones totales. Con relación a la constitución de los materiales,
el impacto oriundo de materiales metálicos es de tres a cuatro veces más
grande que el impacto de pétreos, diferencia ya menos discrepante en el caso
de abajo. A1
14%
21%
23%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
kg CO2 eq/m²
150,00
100,00
86%
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
77%
PB + 1
79%
PB + 5
PB + 9
A1
50,00
44%
48%
40%
MATERIALES
0,00
PÉTREOS
PB+1
PB+5
PB+9
52%
56% METÁLICOS
PÉTREOS
60%METÁLICOS
PÉTREOS
METÁLICOS
Número de plantas
Gráfica 44. Sistema A1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 45. Sistema A1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
62
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.3. ESTRUCTURAS EN BASE MIXTA
Siguiendo la misma metodología de los dos ejemplos anteriores, en este
apartado del trabajo, se va a presentar la simulación en base mixta, es decir,
del sistema AH1.
Primeramente se presentan solo las tablas, y luego, estas son convertidas
en gráficas y comentadas.
4.3.1.
SISTEMA AH1
PB + 1
PB + 5
PB + 9
Estructura compuesta por pilares de hormigón, jácenas y viguetas de
acero y forjado colaborante.
Descripción
Resúmen por subsistemas estructurales
PB + 1
PB + 5
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
%
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
11,14
24%
69,99
23%
100,04
12%
27,79
12%
10,87
HORIZONTAL
35,41
76%
234,86
77%
743,59
88%
206,55
88%
64,39
86%
TOTAL
46,54
100%
304,86
100%
843,63
100%
234,34
100%
75,27
100%
14%
14%
32,71
24%
68,64
23%
102,09
11%
28,36
11%
10,93
HORIZONTAL
103,72
76%
231,55
77%
801,93
89%
222,76
89%
68,20
86%
TOTAL
136,43
100%
300,19
100%
904,02
100%
251,12
100%
79,13
100%
17%
VERTICAL
PB + 9
Peso
Peso / unidad sup. edificio
VERTICAL
VERTICAL
AH1
Medición
Volúmen
78,28
31%
98,40
29%
140,92
14%
39,14
14%
15,30
HORIZONTAL
174,33
69%
235,65
71%
882,93
86%
245,26
86%
73,98
83%
TOTAL
252,60
100%
334,05
100%
1.023,84
100%
284,40
100%
89,28
100%
Tabla 43. Sistema AH1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
63
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Resúmen por subsistemas estructurales
PB + 1
PB + 5
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
%
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
11,14
24%
69,99
23%
53,90
15%
14,97
15%
7,78
HORIZONTAL
35,41
76%
234,86
77%
294,54
85%
81,82
85%
34,28
82%
TOTAL
46,54
100%
304,86
100%
348,44
100%
96,79
100%
42,06
100%
18%
18%
32,71
24%
68,64
23%
53,97
15%
14,99
15%
7,71
HORIZONTAL
103,72
76%
231,55
77%
309,56
85%
85,99
85%
35,18
82%
TOTAL
136,43
100%
300,19
100%
363,53
100%
100,98
100%
42,88
100%
23%
VERTICAL
PB + 9
Peso
Peso / unidad sup. edificio
VERTICAL
VERTICAL
AH1
Medición
Volúmen
78,28
31%
98,40
29%
75,85
19%
21,07
19%
10,94
HORIZONTAL
174,33
69%
235,65
71%
333,66
81%
92,68
81%
37,14
77%
TOTAL
252,60
100%
334,05
100%
409,51
100%
113,75
100%
48,08
100%
Tabla 44. Sistema AH1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Resúmen por materiales
PÉTREOS
PB + 1
PB + 9
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
45,07
96,84%
275,62
90,41%
142,06
16,84%
39,46
16,84%
25,57
33,97%
1,47
3,16%
29,23
9,59%
701,57
83,16%
194,88
83,16%
49,69
66,03%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
46,54
100%
304,86
100%
843,63
100%
234,34
100%
75,27
100%
131,61
96,47%
268,28
89,37%
138,27
15,30%
38,41
15,30%
24,89
31,45%
METÁLICOS
4,82
3,53%
31,91
10,63%
765,75
84,70%
212,71
84,70%
54,24
68,55%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
136,43
100%
300,19
100%
904,02
100%
251,12
100%
79,13
100%
PÉTREOS
243,47
96,38%
297,79
89,14%
153,48
14,99%
42,63
14,99%
27,63
30,94%
METÁLICOS
9,13
3,62%
36,27
10,86%
870,37
85,01%
241,77
85,01%
61,65
69,06%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
252,60
100%
334,05
100%
1023,84
100%
284,40
100%
89,28
100%
PÉTREOS
PB + 5
Peso
Peso / unidad sup. edificio
METÁLICOS
TOTAL
AH1
Medición
Volúmen
TOTAL
Tabla 45. Sistema AH1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
64
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
Resúmen por materiales
PB + 9
(kg/m²)
%
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
45,07
96,84%
275,62
90,41%
142,06
40,77%
39,46
40,77%
25,57
60,80%
1,47
3,16%
29,23
9,59%
206,38
59,23%
57,33
59,23%
16,49
39,20%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
46,54
100%
304,86
100%
348,44
100%
96,79
100%
42,06
100%
131,61
96,47%
268,28
89,37%
138,27
38,04%
38,41
38,04%
24,89
58,04%
METÁLICOS
4,82
3,53%
31,91
10,63%
225,26
61,96%
62,57
61,96%
18,00
41,96%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
TOTAL
136,43
100%
300,19
100%
363,53
100%
100,98
100%
42,88
100%
PÉTREOS
243,47
96,38%
297,79
89,14%
153,48
37,48%
42,63
37,48%
27,63
57,46%
METÁLICOS
9,13
3,62%
36,27
10,86%
256,03
62,52%
71,12
62,52%
20,45
42,54%
ORGÁNICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
SINTÉTICOS
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
252,60
100%
334,05
100%
409,51
100%
113,75
100%
48,08
100%
PÉTREOS
PB + 5
%
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
METÁLICOS
TOTAL
AH1
Peso
Peso / unidad sup. edificio
(m³)
PÉTREOS
PB + 1
Medición
Volúmen
TOTAL
Tabla 46. Sistema AH1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE MIXTA
Den.
Volúmen
Volúmen total
(m³)
AH1
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
46,54
120545,92
304,86
333587,64
843,63
92663,23
234,34
29761,30
75,27
PB + 5
136,43
356104,35
300,19
1072404,18
904,02
297890,05
251,12
93868,69
79,13
PB + 9
252,60
660451,85
334,05
2024241,53
1023,84
562289,31
284,40
176510,06
89,28
Tabla 47. Sistema AH1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE MIXTA
Den.
Volúmen
Volúmen total
(m³)
AH1
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2 Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
46,54
120545,92
304,86
137778,18
348,44
38271,72
96,79
16630,28
42,06
PB + 5
136,43
356104,35
300,19
431242,12
363,53
119789,48
100,98
50872,22
42,88
PB + 9
252,60
660451,85
334,05
809643,53
409,51
224900,98
113,75
95058,86
48,08
Tabla 48. Sistema AH1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
65
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
AH1
23%
23%
29%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Peso / unidad sup. edificio x Altura
600,00
500,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
71%
77%
77%
kg/m²
400,00
AH1
300,00
PB + 1
PB + 5
10%
200,00
PB + 9
11%
11%
MATERIALES
100,00
0,00
PB+1
PB+5
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
PB+9
Número de plantas
Gráfica 46. Sistema AH1. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
El peso de la estructura de base mixta está intermedio entre las soluciones de
acero y hormigón, estando alrededor de los 300 kg/m2 (gráfica 46). El
aumento de peso es más visible según el aumento en el número de plantas
que en el caso A1, ya que en este caso los pilares son en hormigón. Aún así, la
90%
89%
89%
Gráfica 47. Sistema AH1. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
estructura horizontal sigue siendo el principal responsable del peso del
sistema. Como se puede observar en las gráficas de arriba (gráfica 47), el
forjado colaborante representa un 75% del peso total, y el hormigón
representa alrededor de 90% de este peso.
66
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
AH1
12%
14%
14%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
MJ/m²
86%
86%
88%
1000,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
AH1
500,00
17%
15%
15%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
83%
Gráfica 48. Sistema AH1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función
de la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Así como ocurre con el peso, la solución AH1 posee impacto intermediario
entre las soluciones de hormigón y acero (gráfica 48) . Con el reciclaje, su
energía incorporada no ultrapasa los 500 MJ por metro cuadrado, y es muy
similar a los valores obtenidos en la solución A1 (gráfica 50).
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
85%
85%
Gráfica 49. Sistema AH1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
El porcentaje de la estructura vertical y horizontal permanece más o menos el
mismo en ambos casos, y están alrededor de un 20% y un 80%
respectivamente. La repercusión del acero en la energía incorporada es de
alrededor de un 80% en el caso de arriba, es decir un 10% menor que en la
solución con pilares de acero (gráficas 49 y 51).
AH1
15%
18%
19%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
1000,00
MJ/m²
AH1
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
81%
82%
85%
500,00
VERTICAL
PB + 1
PB + 5
41%
PB + 9
38%
37%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
Número de plantas
Gráfica 50. Sistema AH1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
59%
PÉTREOS
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
62%
63%
Gráfica 51. Sistema AH1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
67
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
AH1
11%
14%
17%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
kg CO2 eq/m²
150,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
86%
100,00
89%
PB + 1
PB + 5
AH1
50,00
83%
34%
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
66%
Número de plantas
PB + 9
31%
Las emisiones de CO2 están entre 75 y 90 kilogramos por metro cuadrado
(gráfica 52), disminuyendo, con el reciclaje, un 45% en el edificio de dos
plantas y un 53% en diez (gráfica 54). De esta manera, en el caso de abajo, el
impacto no sobrepasa los 50 kilogramos por metro cuadrado en ninguno de
los casos estudiados.
PÉTREOS
PÉTREOS
METÁLICOS
METÁLICOS
METÁLICOS
69%
Gráfica 53. Sistema AH1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en
función de la altura (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
La contribución más significativa de este impacto es debido al acero,
principalmente el que compone las jácenas, viguetas y chapa colaborante
(gráfica 53). En el caso de abajo (gráfica 55) estos valores se presentan de
manera más equilibrada, y el hormigón incluso genera más emisiones.
AH1
18%
23%
15%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
150,00
82%
kg CO2 eq/m²
MATERIALES
PÉTREOS
69%
Gráfica 52. Sistema AH1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
31%
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
77%
85%
100,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
AH1
50,00
61%
58%
57%
MATERIALES
39%
0,00
42%
PÉTREOS
METÁLICOS
PB+1
PB+5
PB+9
PÉTREOS
43%
METÁLICOS
PÉTREOS
METÁLICOS
Número de plantas
Gráfica 54. Sistema AH1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 55. Sistema AH1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en función
de la altura (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
68
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.4. ESTRUCTURAS EN BASE MADERA
Para concluir, en este apartado del trabajo se van a presentar las
simulaciones en base madera, es decir, de los sistemas M1 y M2.
Primeramente se presentan solamente las tablas, y luego, estas son
convertidas en gráficas y comentadas.
Como en el caso de la madera no hay acero, las tablas son presentadas
una única vez, y no hay comparativo con una situación de reciclaje como
ocurre en los casos anteriormente descritos.
4.4.1.
PB + 1
PB + 5
PB + 9
SISTEMA M1
Estructura compuesta por muros verticales contralaminados y forjado
contralaminado.
Descripción
Resúmen por subsistemas
estructurales
PB + 1
M1
PB + 5
PB + 9
(m³)
Medición
Peso
Volúmen
Peso / unidad sup. edificio
%
(kg/m²)
Energía incorporada
%
Energía / unidad sup. edificio
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad sup.
edificio
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
VERTICAL
52,35
54,49%
70,54
54,49%
165,61
54,49%
46,00
54,49%
4,73
HORIZONTAL
43,73
45,51%
58,92
45,51%
138,32
45,51%
38,42
45,51%
3,95
54,49%
45,51%
TOTAL
96,08
100,00%
129,46
100,00%
303,93
100,00%
84,43
100,00%
8,68
100,00%
VERTICAL
237,21
63,26%
106,54
63,26%
250,13
63,26%
69,48
63,26%
7,15
63,26%
HORIZONTAL
137,75
36,74%
61,87
36,74%
145,25
36,74%
40,35
36,74%
4,15
36,74%
TOTAL
374,97
100,00%
168,42
100,00%
395,38
100,00%
109,83
100,00%
11,30
100,00%
VERTICAL
469,58
65,60%
126,55
65,60%
297,08
65,60%
82,52
65,60%
8,49
65,60%
HORIZONTAL
246,21
34,40%
66,35
34,40%
155,77
34,40%
43,27
34,40%
4,45
34,40%
TOTAL
715,79
100,00%
192,90
100,00%
452,85
100,00%
125,79
100,00%
12,94
100,00%
Tabla 49. Sistema M1 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias. Fuente: Elaboración propia.
69
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Medición
Descripción
Peso
Volúmen
Energía incorporada
Peso / unidad sup. edificio
Energía / unidad sup. edificio
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad sup.
edificio
Energía / unidad sup. edificio
Resúmen por materiales
(m³)
PB + 1
(MJ/m²)
%
(kWh/m²)
%
(kg CO2 eq/m²)
%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
ORGÁNICOS
95,08
98,96%
127,44
98,44%
302,98
99,69%
84,16
99,69%
8,67
99,81%
0,19%
PÉTREOS
METÁLICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
TOTAL
PÉTREOS
METÁLICOS
PB + 9
%
METÁLICOS
TOTAL
PB + 5
(kg/m²)
PÉTREOS
SINTÉTICOS
M1
%
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
TOTAL
0,00%
1,00
1,04%
2,02
1,56%
0,95
0,31%
0,27
0,31%
0,02
96,08
100%
129,46
100%
303,93
100%
84,43
100%
8,68
100%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
371,07
98,96%
165,79
98,44%
394,14
99,69%
109,48
99,69%
11,27
99,81%
0,19%
3,90
1,04%
2,63
1,56%
1,24
0,31%
0,34
0,31%
0,02
374,97
100%
168,42
100%
395,38
100%
109,83
100%
11,30
100%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
708,35
98,96%
189,89
98,44%
451,43
99,69%
125,40
99,69%
12,91
99,81%
7,44
1,04%
3,01
1,56%
1,42
0,31%
0,40
0,31%
0,02
0,19%
715,79
100%
192,90
100%
452,85
100%
125,79
100%
12,94
100%
Tabla 50. Sistema M1 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias. Fuente: Elaboración propia.
Descripción
BASE MADERA
Volúmen
Volúmen total
(m³)
Peso total
(kg)
Peso
Peso / unidad sup.
edificio
(kg/m²)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad sup.
Energía total
edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Emisiones CO2
Energía / unidad sup.
Emisiones CO2 / unidad
Emisiones CO2 total
edificio
sup. edificio
(kWh/m²)
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
96,08
51192,26
129,46
120180,95
303,93
33383,60
84,43
3433,39
8,68
PB + 5
374,97
199784,09
168,42
469020,98
395,38
130283,60
109,83
13399,23
11,30
PB + 9
715,79
381377,47
192,90
895336,74
452,85
248704,65
Tabla 51. Sistema M1 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias. Fuente: Elaboración propia.
125,79
25578,44
12,94
M1
70
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
M1
PB + 5
PB + 9
54%
63%
66%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Peso / unidad sup. edificio x Altura
VERTICAL
46%
600,00
37%
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
PB + 5
PB + 9
34%
500,00
kg/m²
400,00
M1
300,00
PB + 1
2%
2%
2%
200,00
MATERIALES
100,00
0,00
PB+1
PB+5
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
PB+9
Número de plantas
98%
Gráfica 56. Sistema M1. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
Los sistemas de madera son los más ligeros de los sistemas estudiados. Con el
aumento del número de plantas, los espesores de los tableros verticales
aumentan proporcionalmente. Por este motivo, se observa que en un edificio
de dos plantas la estructura vertical representa un 54% del peso, y en uno de
diez, alcanza a un 66% (gráfica 57). Aun así, el edificio simulado no llega a los
200 kilogramos por metro cuadrado construido (gráfica 56).
98%
98%
Gráfica 57. Sistema M1. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
Respecto a la energía incorporada, el impacto está alrededor de los 400
MJ/m2, y hay un aumento de un 30% cuando se pasa de dos a seis plantas. Ya
de seis a diez pisos, este porcentual de aumento cae para un 15% (gráfica 58).
Respecto a la composición de la estructura, se observa que la madera
representa casi un 100% del peso total y el mismo respecto a la energía
M1
PB + 9
incorporada total (gráfica 59). PB + 5
54%
63%
66%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
1500,00
37%
46%
VERTICAL
HORIZONTAL
34%
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
MJ/m²
1000,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
M1
500,00
0%
0%
0%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
Número de plantas
100%
Gráfica 58. Sistema M1. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
100%
100%
Gráfica 59. Sistema M1. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura. Fuente: Elaboración propia.
71
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
M1
PB + 5
54%
66%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
37%
46%
150,00
kg CO2 eq/m²
PB + 9
63%
34%
VERTICAL
HORIZONTAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
100,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
M1
0%
50,00
0%
0%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
PB+9
Número de plantas
100%
100%
100%
Gráfica 60. Sistema M1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 61. Sistema M1. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en
función de la altura. Fuente: Elaboración propia.
Las emisiones de CO2 de las edificaciones en madera tienen los niveles más
bajos. Algunos autores, como por ejemplo en Energy Manual (HEGGER;
2008), consideran incluso que estos valores son inferiores a cero, en función
de la remoción de CO2 de la atmósfera durante el proceso de fotosíntesis. En
el caso M1, las emisiones totales no sobrepasan los 13 kilogramos de CO2
equivalente, valor casi cinco veces menor que la estructura con losa
postensada, sistema este que tiene el menor impacto seguido de los sistemas
de madera (gráfica 60). Como en el caso del peso y energía, aquí también los
materiales orgánicos son los más significativos, representando casi un 100%
del impacto (gráfica 61).
72
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.4.2.
SISTEMA M2
Muro vertical contralaminado y forjado de tablero contrachapado y viguetas de madera.
Descripción
Resúmen por subsistemas estructurales
PB + 1
PB + 5
PB + 9
Peso
Peso / unidad sup. edificio
(m³)
%
(kg/m²)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
%
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
VERTICAL
52,35
64,89%
70,54
64,89%
165,61
64,89%
46,00
64,89%
4,73
HORIZONTAL
28,32
35,11%
38,17
35,11%
89,60
35,11%
24,89
35,11%
2,56
35,11%
TOTAL
80,68
100,00%
108,71
100,00%
255,21
100,00%
70,89
100,00%
7,29
100,00%
237,21
74,29%
106,54
74,29%
250,13
74,29%
69,48
74,29%
7,15
74,29%
82,10
25,71%
36,88
25,71%
86,57
25,71%
24,05
25,71%
2,47
25,71%
TOTAL
319,32
100,00%
143,42
100,00%
336,70
100,00%
93,53
100,00%
9,62
100,00%
VERTICAL
469,58
77,56%
126,55
77,56%
297,08
77,56%
82,52
77,56%
8,49
77,56%
HORIZONTAL
135,87
22,44%
36,62
22,44%
85,96
22,44%
23,88
22,44%
2,46
22,44%
TOTAL
605,45
100,00%
163,16
100,00%
383,05
100,00%
106,40
100,00%
10,94
100,00%
VERTICAL
M2
Medición
Volúmen
HORIZONTAL
64,89%
Tabla 52. Sistema M2 - Resumen por subsistemas estructurales, para tres distintas alturas edificatorias. Fuente: Elaboración propia.
Descripción
Resúmen por materiales
PB + 1
%
(kg/m²)
%
(MJ/m²)
%
Emisiones CO2
Energía / unidad sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio
%
(kg CO2 eq/m²)
%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
ORGÁNICOS
79,84
98,96%
107,01
98,44%
254,41
99,69%
70,67
99,69%
7,28
99,81%
0,19%
PÉTREOS
METÁLICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
TOTAL
PÉTREOS
METÁLICOS
PB + 9
(m³)
Energía incorporada
Energía / unidad sup. edificio
METÁLICOS
TOTAL
PB + 5
Peso
Peso / unidad sup. edificio
PÉTREOS
SINTÉTICOS
M2
Medición
Volúmen
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
TOTAL
0,00%
0,84
1,04%
1,70
1,56%
0,80
0,31%
0,22
0,31%
0,01
80,68
100%
108,71
100%
255,21
100%
70,89
100%
7,29
100%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
316,00
98,96%
141,18
98,44%
335,64
99,69%
93,23
99,69%
9,60
99,81%
0,19%
3,32
1,04%
2,24
1,56%
1,06
0,31%
0,29
0,31%
0,02
319,32
100%
143,42
100%
336,70
100%
93,53
100%
9,62
100%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
0,00
0,00%
599,16
98,96%
160,62
98,44%
381,84
99,69%
106,07
99,69%
10,92
99,81%
6,29
1,04%
2,55
1,56%
1,20
0,31%
0,33
0,31%
0,02
0,19%
605,45
100%
163,16
100%
383,05
100%
106,40
100%
10,94
100%
Tabla 53. Sistema M2 - Resumen por origen de los materiales, para tres distintas alturas edificatorias. Fuente: Elaboración propia.
73
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
BASE
MADERA
M2
Den.
Volúmen
Peso
Peso / unidad
Peso total
sup. edificio
(kg)
(kg/m²)
Volúmen total
(m³)
Energía total
(MJ)
Energía incorporada
Energía / unidad
Energía total
sup. edificio
(MJ/m²)
(kWh)
Energía / unidad
sup. edificio
(kWh/m²)
Emisiones CO2
Emisiones CO2
Emisiones CO2 / unidad
total
sup. edificio
(kg CO2 eq)
(kg CO2 eq/m²)
PB + 1
80,68
42985,86
108,71
100915,28
255,21
28032,02
70,89
2883,00
7,29
PB + 5
319,32
170134,40
143,42
399414,20
336,70
110948,39
93,53
11410,67
9,62
210366,57
106,40
21635,50
10,94
PB + 9
605,45
322587,74
163,16
757319,67
383,05
Tabla 54. Sistema M2 - Resumen global del sistema, para tres distintas alturas edificatorias. Fuente: Elaboración propia.
M2
65%
Peso / unidad sup. edificio x Altura
35%
74%
26%
600,00
78%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
22%
VERTICAL
HORIZONTAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
500,00
kg/m²
400,00
M2
300,00
PB + 1
PB + 5
2%
PB + 9
2%
2%
200,00
MATERIALES
100,00
0,00
PB+1
PB+5
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
PB+9
Número de plantas
Gráfica 62. Sistema M2. Peso por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
El sistema M2 es aún más ligero que el sistema M1. Como la estructura
vertical es la misma en los dos casos, se nota claramente que el forjado de
viguetas es más ligero que los paneles contralaminados. Así, el edificio de diez
plantas no sobrepasa los 170 kilogramos por metro cuadrado construido
98%
98%
98%
Gráfica 63. Sistema M2. Análisis del peso por subsistemas y materiales, en función de la
altura. Fuente: Elaboración propia.
(gráfica 62). En el sistema M1 el forjado representa del 35% al 45% del peso
total, mientras que en este caso la franja está entre un 20% y un 35% (gráfica
63).
74
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
M2
65%
74%
Energía / unidad sup. edificio x Altura
26%
35%
78%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
22%
1500,00
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
MJ/m²
1000,00
M2
PB + 1
500,00
PB + 5
0%
PB + 9
0%
0%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
PB+9
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
Número de plantas
100%
100%
100%
Gráfica 64. Sistema M2. Energía incorporada por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 65. Sistema M2. Análisis de la energía incorporada por subsistemas y materiales, en
función de la altura. Fuente: Elaboración propia.
La energía incorporada del sistema M2 posee el valor más bajo comparado a
todos los sistemas simulados en esta tesina, con valores que oscilan entre los
250 y 400 MJ por metro cuadrado (gráfica 64). Respecto a las emisiones de
CO2, están alrededor de los 10 kilogramos por m2, es decir, diez veces más
bajo que el impacto producido por la losa maciza, por ejemplo (gráfica 66).
Así como ocurre en el sistema M1, la estructura vertical es la que genera
mayor impacto. Casi un 100% del impacto es resultante de la madera (gráficas
65 y 67). A continuación, se presentarán todos los resultados yuxtapuestos,
con un análisis comparativo global de los sistemas.
M2
65%
Emisiones CO2 / unidad sup. edificio x Altura
150,00
kg CO2 eq/m²
74%
78%
22%
26%
35%
SUBSISTEMA ESTRUCTURAL
VERTICAL
VERTICAL
VERTICAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
HORIZONTAL
100,00
PB + 1
PB + 5
PB + 9
M2
0%
50,00
0%
0%
MATERIALES
0,00
PB+1
PB+5
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
ORGÁNICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
SINTÉTICOS
PB+9
Número de plantas
Gráfica 66. Sistema M2. Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en función de la
altura edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
100%
100%
100%
Gráfica 67. Sistema M2. Análisis de las emisiones de CO2 por subsistemas y materiales, en
función de la altura. Fuente: Elaboración propia.
75
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.5. ANÁLISIS GLOBAL
Después de analizar cada sistema constructivo aisladamente, este
capítulo pretende comparar todos los resultados, de manera conjunta.
De este modo, se presentarán a continuación dos tablas resumen, que
expresan todos los valores respecto al impacto ambiental – peso, energía
incorporada y emisiones de CO2 – producido por cada sistema.
Siguiendo la misma lógica del restante del trabajo, la primera tabla
considera el acero totalmente de primera fusión, y la segunda, con el
porcentual de reciclaje (tablas 55 y 56).
Las mismas gráficas utilizadas en el capítulo anterior se presentan aquí,
con la diferencia de que en este caso todos los sistemas están expuestos en
una única gráfica, facilitando la comparación y el análisis (gráficas 68 a 77).
Enseguida, se presenta un subcapítulo que traduce estos resultados
globales en gráficas que miden la eficiencia de los sistemas, comparando a la
vez los tres parámetros analizados.
PB + 1
PB + 5
PB + 9
Este capítulo sigue el mismo patrón de colores utilizados a lo largo de
la tesina. A continuación, sigue la leyenda que sirve de base para todas las
gráficas presentadas a continuación:
H1
También para efecto de comparación, se presenta una simulación de una
planta del edificio de análisis, en el programa Archisun, de lo cual se puede
extraer el consumo aproximado de una vivienda en kWh/m3.
H2
H3
Finalmente, el mismo procedimiento es adoptado para una manzana tipo,
extrayéndose, en este caso, el impacto de los sistemas constructivos por
habitante de esta manzana.
A1
Después de este análisis generalizado, se presenta el capítulo de
conclusiones del trabajo, en el que se expone un resumen de los resultados y
también una valoración crítica de todo lo que se pudo extraer de esta tesina,
y los caminos abiertos para posibilidades de continuar la investigación en el
futuro.
M1
AH1
M2
76
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
1. BASE HORMIGÓN
H2
4. BASE MADERA
3 BASE MIXTA 2. BASE ACERO
H3
A1
AH1
M1
M2
Energía incorporada
Emisiones CO2
Volúmen
total
Peso total
Peso / unidad
sup. edificio
Energía total
Energía / unidad
sup. edificio
Energía total
Energía /
unidad sup.
edificio
(m³)
(kg)
(kg/m²)
(MJ)
(MJ/m²)
(kWh)
(kWh/m²)
PB + 1
73,84
183259,05
463,45
253700,43
641,60
70472,34
178,22
27900,03
70,56
PB + 5
224,73
557731,56
470,16
772551,67
651,25
214597,69
180,90
84941,11
71,60
PB + 9
400,21
996894,42
504,22
1502029,45
759,71
417230,40
211,03
160116,65
80,99
PB + 1
67,01
165376,49
418,23
198195,65
501,23
55054,35
139,23
23073,18
58,35
PB + 5
216,64
534675,19
450,72
642282,59
541,43
178411,83
150,40
74700,08
62,97
PB + 9
362,19
898337,77
454,37
1226532,88
620,37
340703,58
172,32
135595,34
68,58
PB + 1
64,46
159433,71
403,20
203262,18
514,04
56461,72
142,79
23078,21
58,36
PB + 5
195,62
483952,25
407,96
619714,68
522,41
172142,97
145,11
70239,02
59,21
PB + 9
343,59
853101,13
431,49
1194894,12
604,37
331915,03
167,88
130828,95
66,17
PB + 1
35,92
96919,05
245,10
391230,12
989,40
108675,03
274,83
32347,66
81,81
PB + 5
105,73
290474,83
244,87
1330468,97
1121,57
369574,71
311,55
107756,29
90,84
PB + 9
178,72
500403,13
253,10
2573488,53
1301,65
714857,93
361,57
204896,33
103,63
PB + 1
46,54
120545,92
304,86
333587,64
843,63
92663,23
234,34
29761,30
75,27
PB + 5
136,43
356104,35
300,19
1072404,18
904,02
297890,05
251,12
93868,69
79,13
PB + 9
252,60
660451,85
334,05
2024241,53
1023,84
562289,31
284,40
176510,06
89,28
PB + 1
96,08
51192,26
129,46
120180,95
303,93
33383,60
84,43
3433,39
8,68
PB + 5
374,97
199784,09
168,42
469020,98
395,38
130283,60
109,83
13399,23
11,30
PB + 9
715,79
381377,47
192,90
895336,74
452,85
248704,65
125,79
25578,44
12,94
PB + 1
80,68
42985,86
108,71
100915,28
255,21
28032,02
70,89
2883,00
7,29
PB + 5
319,32
170134,40
143,42
399414,20
336,70
110948,39
93,53
11410,67
9,62
PB + 9
605,45
322587,74
163,16
757319,67
383,05
210366,57
106,40
21635,50
10,94
Base del sistema
estructural
H1
Peso
Volúmen
Emisiones
Emisiones CO2 total CO2 / unidad
sup. edificio
(kg CO2
(kg CO2 eq)
eq/m²)
Tabla 55. Resumen global de todos los sistemas, para tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
77
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Descripción
1. BASE HORMIGÓN
H2
3 BASE MIXTA 2. BASE ACERO
H3
A1
AH1
Energía incorporada
Emisiones CO2
Volúmen
total
Peso total
Peso / unidad
sup. edificio
Energía total
Energía /
unidad sup.
edificio
(m³)
(kg)
(kg/m²)
(MJ)
(MJ/m²)
(kWh)
(kWh/m²)
(kg CO2 eq)
PB + 1
73,84
183259,05
463,45
138830,29
351,10
38563,97
97,53
20196,82
51,08
PB + 5
224,73
557731,56
470,16
422639,03
356,28
117399,73
98,97
61475,90
51,82
PB + 9
400,21
996894,42
504,22
789194,25
399,17
219220,63
110,88
112313,77
56,81
PB + 1
67,01
165376,49
418,23
116714,25
295,17
32420,62
81,99
17609,02
44,53
PB + 5
216,64
534675,19
450,72
377764,49
318,45
104934,58
88,46
56961,44
48,02
PB + 9
362,19
898337,77
454,37
675779,60
341,80
187716,55
94,95
98661,71
49,90
PB + 1
64,46
159433,71
403,20
115916,83
293,15
32199,12
81,43
17220,81
43,55
PB + 5
195,62
483952,25
407,96
352618,14
297,25
97949,48
82,57
52327,47
44,11
PB + 9
343,59
853101,13
431,49
650145,05
328,84
180595,85
91,34
94297,96
47,70
PB + 1
35,92
96919,05
245,10
145058,04
366,85
40293,90
101,90
15839,31
40,06
PB + 5
105,73
290474,83
244,87
478759,65
403,59
132988,79
112,11
50640,48
42,69
PB + 9
178,72
500403,13
253,10
903204,53
456,83
250890,15
126,90
92886,73
46,98
PB + 1
46,54
120545,92
304,86
137778,18
348,44
38271,72
96,79
16630,28
42,06
PB + 5
136,43
356104,35
300,19
431242,12
363,53
119789,48
100,98
50872,22
42,88
PB + 9
252,60
660451,85
334,05
809643,53
409,51
224900,98
113,75
95058,86
48,08
Base del sistema
estructural
H1
Peso
Volúmen
Energía total
Energía /
unidad sup.
edificio
Emisiones CO2
total
Emisiones
CO2 / unidad
sup. edificio
(kg CO2
eq/m²)
Tabla 56. Resumen global de todos los sistemas, para tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
78
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Peso/ m² x Altura
Peso / m2 edificio x Altura - Tendencia
Kg/m²
800,00
800
700,00
700
kg/m²
600,00
600
500
500,00
H1
400
400,00
H2
H3
300
300,00
A1
200
200,00
AH1
100
100,00
0,000
M1
M2
PB+1
PB+1
PB+5
PB+5
PB+9
PB+9
PB+13
PB+13
PB+17
PB+17
No existen edificios construidos con esta tecnología actualmente.
Número de plantas
Gráfica 68. Resumen global de todos los sistemas. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
En la gráfica 68 es posible comparar los sistemas H1, H2, H3, A1, AH1,
M1 y M2 simultáneamente. Los resultados obtenidos para dos, seis y diez
plantas fueron unidos por una línea. A partir de esta, se hizo un esbozo de la
tendencia de cada sistema con el aumento en el número de plantas, que está
representada por una línea descontinúa. En el caso de la madera, no existen
en la actualidad soluciones con más de diez niveles. Por este motivo, hay un
cruce rojo en las soluciones de catorce y dieciocho plantas.
Aquí es posible comprobar la ligereza de los sistemas de madera, y la
pesadez del sistema de losa maciza. Se nota también claramente que el
sistema mixto es intermediario entre las soluciones de acero y hormigón.
La tendencia de las curvas demuestra que las soluciones H2 y H3
necesitan un estudio más detallado para verificar cual es el sistema más
ligero, una vez que los resultados obtenidos son muy similares.
Es posible que a partir de una determinada altura la losa postensada
sea menos eficiente que la reticulada, pero esto habría que comprobárselo
con un cálculo más exacto. Se verifica también que la solución mixta aumenta
considerablemente su peso por metro cuadrado con el incremento de altura,
aproximándose o igualándose al peso de los sistemas aligerados y
postensados de hormigón.
A continuación, se presentan los resúmenes para energía incorporada
y emisiones de CO2, con la misma representación gráfica adoptada para la
gráfica aquí comentada.
79
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Energía / m2 edificio x Altura - Tendencia
Energía Incorporada/ m² x Altura
MJ/m²
2000,00
200
2000,00
200
150
1500,00
1500,00
150
MJ/m²
MJ/m²
MJ/m²
100
1000,00
Energía / m2 edificio x Altura - Tendencia
Energía Incorporada/ m² x Altura
H1
1000,00
100
H2
H3
50
500,00
A1
50
500,00
AH1
M1
0
0,00
0,000
PB+1
PB+1
PB+5
PB+5
PB+9
PB+9
PB+13
PB+13
PB+17
PB+17
No existen edificios construidos con esta
tecnología
actualmente.
Número
de plantas
Gráfica 69. Resumen global de todos los sistemas. Energía incorporada por metro
cuadrado construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión).
Fuente: Elaboración propia.
En el caso de la energía, se pueden comparar los sistemas sin acero
reciclado, o con el reciclaje incorporado.
En la gráfica 69, es posible observar que, con excepción de los
sistemas de madera, todas las soluciones presentan crecimiento
exponencial de su impacto según la altura.
PBPB+1
+1
PB+5
PB+5
PB+9
PB+9
PB+13
PB+13
M2
PB+17
PB+17
Número
de plantas
No existen edificios construidos con esta
tecnología
actualmente.
Gráfica 70. Resumen global de todos los sistemas. Energía incorporada por metro
cuadrado construido, en función de la altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda
fusión).
Fuente: Elaboración propia.
En la gráfica 70, se nota que los sistemas contralaminados en madera dejan
de ser los más eficientes, cediendo plaza a los sistemas de hormigón y mixtos.
Aunque el impacto del acero se reduce bruscamente, aún es el responsable del
impacto mayor.
De la misma manera que ya presentado en el caso del peso, no está
tan claro si la losa postensada tiene o no más impacto que la solución
reticulada cuando hay más de diez plantas.
80
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Kg CO2 eq/m²
Emisiones CO2
/ m2 edificio
- Tendencia
Emisiones
de COx2/Altura
m² x Altura
Kg CO2 eq/m²
150,00
150
100
100,00
100
100,00
Emisiones de CO2/ m² x Altura
kg CO2 eq/m²
kg CO2 eq/m²
150,00
150
Emisiones CO2 / m2 edificio x Altura - Tendencia
H1
H2
H3
50
50,00
50
50,00
A1
AH1
M1
0
0,00
0
PB+1
PB+1
PB+5
PB+5
PB+9
PB+9
PB+13
PB+13
PB+17
PB+17
No existen edificios construidos con esta tecnología actualmente.
Número de plantas
0 Gráfica 71. Resumen global de todos los sistemas. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión).
Fuente: Elaboración propia.
0,00
M2
PB+1
PB+1
PB+5
PB+5
PB+9
PB+9
PB+13
PB+13
PB+17
PB+17
No existen edificios construidos con esta
tecnología actualmente.
Número de plantas
0 Gráfica 72. Resumen global de todos los sistemas. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Fuente: Elaboración propia.
Para finalizar este subcapítulo, se presenta el análisis global de las
emisiones de CO2.
que aunque con la reducción, la madera es esencialmente el material
constructivo con las menores emisiones.
Como se puede verificar en la primera gráfica (gráfica 71), las
soluciones en acero lideran las emisiones, seguidos por los sistemas mixtos,
de hormigón, y, por último, de madera.
A continuación, se presentan todos los resultados expresados aquí en una
única hoja, por medio de gráficas de barras, para comprensión global del análisis.
Estas gráficas (gráficas 73 a 87) pueden ser mirados conjuntamente con las
gráficas de eficiencia de los sistemas presentada en el subcapítulo subsecuente
(gráficas 78 a 83).
Con el reciclaje del acero (gráfica 72), este ranking cambia su orden, y los
sistemas de hormigón pasan a liderar el impacto. Otro factor importante es
81
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Kg/m²
MJ/m²
Peso/ m² x Altura
Peso / m2 edificio x Altura
150
600600,00
Energía Energía
Incorporada/
m² x Altura
/ m2 edificio x Altura
Emisiones CO2
x Altura
Emisiones
de/ m2
COedificio
x Altura
2/ m²
Kg CO2 eq/m²
150,00
150
1500,00
500
500,00
100
400400,00
100,00
100
MJ/m²
kg CO2 eq/m²
1000,00
kg/m²
300300,00
50
200200,00
5050,00
500,00
100100,00
0
PB+1
PB + 1
PB+5
PB + 5
0,00
PB+9
PB+1
PB + 9
PB + 1
Número de plantas
PB+5
PB + 5
PB+9
0 0,00
PB + 1
MJ/m²
H1
Energía / m2 edificio x Altura
Energía Incorporada/
m² x Altura
PB+5
PB + 5
PB+9
PB + 9
Número de plantas
Gráfica 76. Gráfica de barras de todos los sistemas.
Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Número
de plantasde todos los sistemas.
Gráfica 74. Gráfica de
barras
Energía incorporada por metro cuadrado construido,
en función
de la alturaPBedificatoria
(Acero
100% de
PB + 1
+5
PB + 9
primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 73. Gráfica de barras de todos los sistemas.
Peso por metro cuadrado construido, en función de
la altura edificatoria. Fuente: Elaboración propia.
PB+1
PB + 9
Kg CO2 eq/m²
1500,00
150
150,00
150
1000,00
100
100,00
100
Emisiones CO2
edificio
x Altura
Emisiones
de/ m2CO
x Altura
2/ m²
H2
A1
AH1
MJ/m²
H3
kg CO2 eq/m²
0 0,00
50
500,00
5050,00
M1
M2
00,00
PB+1
PB + 1
PB+5
PB + 5
PB+9
PB + 9
Número
de plantas
Gráfica 75. Gráfica de
barras
de todos los sistemas.
Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria
(Acero con un 40% de segunda fusión).Fuente:
Elaboración propia.
0 0,00
PB+1
PB + 1
PB+5
PB + 5
PB+9
PB + 9
Número de plantas
Gráfica 77. Gráfica de barras de todos los sistemas.
Emisiones de CO2 por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria (Acero con un 40%
de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia.
82
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
4.5.1.
LA EFICIENCIA COMPARADA DE LOS SISTEMAS
Una vez concluido el análisis entre los sistemas, es posible, a partir de los
resultados obtenidos, cuantificar la eficiencia comparada de los mismos, en
los tres parámetros ambientales evaluados en esta tesina.
Descripción
Altura
Para elaborar dichos gráficos, todos los valores obtenidos fueron puestos
en una escala que varía desde cero hasta uno, tomando como referencia los
valores máximos obtenidos en cada parámetro evaluado.
De esta manera, cuanto más próximo el número sea de uno, más
impacto, y, por lo tanto, menos eficiente. Y cuanto más se acerca de cero,
menor el daño ambiental del sistema.
PB + 1
En la tabla al lado, se puede ver más claramente estos números. Así, por
ejemplo, es posible verificar que la solución más pesada es la H1 en diez
plantas, y la más ligera, M2 en dos plantas (tabla 57).
Este tipo de comparación nos permite evaluar todos los sistemas a la vez,
para las tres alturas, facilitando la interpretación de los resultados.
PB + 5
PB + 9
Tabla 57. Eficiencia comparada de los sistemas (las
columnas en rojo representan el reciclaje del acero).
Fuente: Elaboración propia
Base del
sistema
estructural
Peso
Energía incorporada
Emisiones CO2
Peso /
unidad
sup.
edificio
Energía / unidad sup.
edificio
Emisiones CO2 /
unidad sup. edificio
(kg/m²)
(MJ/m²)
(kg CO2 eq/m²)
H1
0,92
0,49
0,27
0,68
0,49
H2
0,83
0,39
0,23
0,56
0,43
H3
0,80
0,39
0,23
0,56
0,42
A1
0,49
0,76
0,28
0,79
0,39
AH1
0,60
0,65
0,27
0,73
0,41
M1
0,26
0,23
-
0,08
-
M2
0,22
0,20
-
0,07
-
H1
0,93
0,50
0,27
0,69
0,50
H2
0,89
0,42
0,24
0,61
0,46
H3
0,81
0,40
0,23
0,57
0,43
A1
0,49
0,86
0,31
0,88
0,41
AH1
0,60
0,69
0,28
0,76
0,41
M1
0,33
0,30
-
0,11
-
M2
0,28
0,26
-
0,09
-
H1
1,00
0,58
0,31
0,31
0,78
0,55
H2
0,90
0,48
0,26
0,26
0,66
0,48
H3
0,86
0,46
0,25
0,25
0,64
0,46
A1
0,50
1,00
0,35
0,35
1,00
0,45
AH1
0,66
0,79
0,31
0,31
0,86
0,46
M1
0,38
0,35
0,35
-
0,12
-
M2
0,32
0,29
0,29
0,11
-
83
1
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
0, 8
0, 6
Sin embargo, se hace necesario comparar los tres parámetros
simultáneamente, para que se pueda medir la eficiencia global de los
sistemas. En este caso, llamase eficiencia comparada porque los valores del
rango llevan en consideración solamente los sistemas aquí estudiados.
1
0, 4
0, 8
0, 2
0, 6
0
Para esto, este trabajo se utilizó de los gráficos del tipo radial. Así, cada
gráfica está compuesta por tres ejes – peso, energía, emisiones – que varían
de cero a uno.
0, 4
0, 2
0
El valor cero es también el encuentro de los tres ejes, y por lo tanto, la
zona central de la gráfica. Representa la máxima eficiencia. El valor uno es la
extremidad de cada eje, y por lo tanto, la zona perimetral. Representa la
mínima eficiencia.
De este modo, los valores obtenidos en la última tabla son traspasados a
este gráfico. Así, en una situación teórica en la que tenemos el valor del peso,
energía y emisiones iguales a uno, la unión de estos tres valores delimita un
triangulo que representa la mínima eficiencia, comparada a los otros
sistemas. Cuando estos tres valores son nulos, el elemento que representa
este impacto es un punto, e indica que este es el sistema más eficiente.
La imagen al lado representa un esquema gráfico de la interpretación
propuesta en esta tesina (figura 62).
MÁSEFICIENTE
EFICIENTE
MÁS
MENOSEFICIENTE
EFICIENTE
MENOS
MÁS EFICIENTE
Figura 62. Esquema gráfico
de valoración de la eficiencia de
los sistemas. Fuente: Elaboración
propia.
MENOS EFICIENTE
Por lo tanto, según el número de plantas, cada sistema constructivo
analizado genera un triangulo diferente en el gráfico, por la unión de sus
respectivos valores de peso, energía y emisiones. Entonces, analizando los
triangulos, y lo cuanto estos se acercan del eje o del perímetro, es posible
evaluar de manera muy visual la eficacia de los sistemas.
A continuación, se presentan los gráficos de eficiencia comparada,
para cada altura estudiada en este trabajo (gráficas 78 a 83).
84
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
PB + 1
PE
PB + 5
PESO
PB + 1
PE
PB + 9
PESO
PB + 5
PE
PESO
H1
PB + 9
H2
H3
A1
AH1
M1
M2
CO2
EMISIONES
DE CO2
EI
ENERGÍA
INCORPORADA
Gráfica 78. Eficiencia comparada de los sistemas
para
edificación
con
dos plantas
(Acero
100%
de
H1
H2
H3
A1
AH1
M1
primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
PB + 1
CO2
EMISIONES
DE CO2
CO2
EMISIONES
DE CO2
M2
PE
PESO
Gráfica 79. Eficiencia comparada de los sistemas
para edificación con dos plantas (Acero con un 40%
H1
H2
H3
A1
AH1
M1
de segunda fusión).Fuente: Elaboración propia.
EI
PB + 5
EI
ENERGÍA
INCORPORADA
M2
CO2
EMISIONES
DE CO2
CO2
ENERGÍA EMISIONES
INCORPORADA DE CO2
Gráfica 80. Eficiencia comparada de los sistemas
para
edificación
con
seis plantas
(Acero
100%
de
H1
H2
H3
A1
AH1
M1
primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
M2
EI
ENERGÍA
INCORPORADA
Gráfica 82. Eficiencia comparada de los sistemas
para
edificación
con
diez plantas
(Acero
100%
de
H1
H2
H3
A1
AH1
M1
primera fusión).Fuente: Elaboración propia.
PE
PESO
PB + 9
EI
ENERGÍA
Gráfica 81. Eficiencia comparada de los sistemasINCORPORADA
para edificación con seis plantas (Acero con un 40%
H1
H2
H3
A1
AH1
M1
M2
de segunda fusión).Fuente: Elaboración propia.
M2
PE
PESO
CO2
EMISIONES
DE CO2
EI
Gráfica 83. Eficiencia comparada de los sistemas
para edificación con diez plantas (Acero con un 40%
H1
H2
H3
A1
AH1
M1
de segunda fusión).Fuente: Elaboración propia.
ENERGÍA
INCORPORADA
M2
85
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
En el caso de que no exista el reciclaje del acero, las soluciones en
madera – M1 y M2 – presiéntanse como las más eficientes para las tres
alturas. El único inconveniente es que no hay construcciones actuales en
madera con más de diez plantas. Para estos casos, hay que verificar cuales de
las soluciones en hormigón, acero o mixtas son las más eficientes.
4.5.2.
LA DENSIDAD URBANA Y EL IMPACTO AMBIENTAL
Respecto a los parámetros de energía incorporada y emisiones de
CO2, el ranking de los sistemas más eficientes es: M2, M1, H3, H2, H1, AH1 y,
por último A1, siendo este, en el edificio de diez plantas, el más ineficiente en
los dos parámetros.
Respecto al peso este orden cambia, y pasa a ser: M2, M1, A1, AH1,
H3, H2, H1. En este parámetro, la solución H1 alcanza la ineficiencia máxima
en el edificio de diez plantas.
Considerando un 40% de reciclaje del acero, con excepción del peso,
que se mantiene, este orden cambia substancialmente. Para dos plantas, hay
el siguiente orden: M2, M1, H2, H3, H1, AH1 y A1. En seis pisos, el sistema H3
es el más eficiente, seguido por H2, M2, H1, AH1, M1 y A1. Finalmente, en
diez plantas, el orden es H3, H2, M2, H1, AH1, M1 y A1. En todos los casos el
acero demuestra ser el sistema menos eficiente. Otro dato importante
observado es que las soluciones en madera ya no son las de menor impacto
cuando se considera acero de segunda fusión. Respecto a las emisiones de
CO2, el orden permanece el mismo que en la simulación con acero de primera
fusión.
Concluyendo, de manera general, las soluciones de madera
demuestran ser las más eficientes. Sin embargo, si consideramos el reciclaje,
los sistemas de acero pasan a ser más sostenibles, con mejores resultados
incluso respecto a los sistemas de hormigón.
Tabla 58. Cálculo de la densidad de las tres manzanas evaluadas en la tesina.
Fuente: Elaboración Propia.
Para concluir el análisis de esta tesina, se trasladó los valores
obtenidos a la escala de una manzana. Es importante destacar que en este
trabajo se optó por simular solamente una configuración de manzana, pero es
sabido que este estudio puede ser ampliado posteriormente con la
evaluación de otras tipologías urbanas. Partiendo del edificio de viviendas
presentado en el inicio del trabajo, se llegó al número de habitantes por
edificio, según se observa en la tabla 58. Considerando una manzana de una
hectárea, y repitiendo el bloque de manera simétrica, se puede simular una
manzana de ocupación perimetral, comúnmente conocida como manzana
cerrada.
86
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
De esta manera, se considera, en el trabajo, manzanas con densidad de 326
habitantes por ha (hab/ha), 1006 hab/ha y 1686 hab/ha, respectivamente para las
situaciones de dos, seis y diez plantas. Teniendo en cuenta estas densidades edificatorias, fue
posible simular el impacto de cada habitante en la escala urbana. Los resultados de estas
simulaciones están presentados en la tabla a continuación y en las gráficas subsecuentes
(tabla 59 y gráficas 84 a 88).
Kg/hab
Peso
/habitante
x Altura
Peso/
Habitante
x Altura
14000,00
14000
H1
12000,00
12000
H2
10000,00
10000
H3
Descripción
Peso
Energía
Emisiones de CO2
kg/m²
8000,00
8000
A1
6000
6000,00
AH1
4000
4000,00
Base del sistema estructural
Peso /
habitante
Energía / habitante
Energía / unidad sup.
edificio
Emisiones CO2 / habitante
M1
2000
2000,00
M2
00,00
PB+1
(kg/hab)
1. BASE HORMIGÓN
H1
H2
4. BASE MADERA
3 BASE
MIXTA
2. BASE
ACERO
H3
A1
AH1
M1
M2
(MJ/hab)
(kWh/hab)
(kg CO2 eq/hab)
PB + 1
11592,21
16048,04
8781,83
4457,79
2439,40
1764,84
1277,57
PB + 5
11432,62
15836,09
8663,43
4398,91
2406,51
1741,16
1260,16
PB + 9
12192,99
18371,28
9652,61
5103,13
2681,28
1958,38
1373,71
PB + 1
10461,03
12537,04
7382,86
3482,51
2050,79
1459,51
1113,87
PB + 5
10960,00
13165,78
7743,58
3657,16
2150,99
1531,23
1167,62
PB + 9
10987,54
15001,69
8265,44
4167,14
2295,96
1658,46
1206,73
PB + 1
10085,12
12857,53
7332,42
3571,54
2036,78
1459,83
1089,32
PB + 5
9920,26
12703,17
7228,12
3528,66
2007,81
1439,79
1072,63
PB + 9
10434,25
14614,71
7951,90
4059,64
2208,86
1600,16
1153,36
PB + 1
6130,70
24747,60
9175,77
6874,33
2548,83
2046,18
1001,93
PB + 5
5954,28
27272,52
9813,82
7575,70
2726,06
2208,83
1038,05
PB + 9
6120,42
31476,26
11047,07
8743,41
3068,63
2506,08
1136,09
PB + 1
7625,24
21101,38
8715,28
5861,49
2420,91
1882,58
1051,96
PB + 5
7299,58
21982,60
8839,78
6106,28
2455,50
1924,16
1042,80
PB + 9
8077,97
24758,44
9902,73
6877,34
2750,76
2158,89
1162,66
PB + 1
3238,21
7602,15
-
2111,71
-
217,18
-
PB + 5
4095,26
9614,19
-
2670,61
-
274,66
-
PB + 9
4664,62
10950,84
-
3041,90
-
312,85
-
PB + 1
2719,11
6383,48
-
1773,19
-
182,37
-
PB + 5
3487,49
8187,36
-
2274,27
-
233,90
-
PB + 9
3945,56
9262,75
-
2572,99
-
264,62
PB + 1
PB+5
PB + 5
PB+9
PB + 9
Número de plantas
Gráfica 84. Gráfica de barras de todos los sistemas. Peso por
habitante, en función de la altura edificatoria.
Fuente: Elaboración propia.
Con estos resultados, es posible tener una idea
del orden de magnitud del impacto ambiental de un
sistema estructural por habitante.
Así, respecto a los sistemas de madera, se
puede decir que cada habitante demanda de 3000 a
5000 kilogramos de material, dependiendo de la altura.
Ya los sistemas de acero, alrededor de 6000 kg,
y en base mixta, entre 7000 y 8000 kilogramos.
Por último, los sistemas de hormigón,
requieren de 10000 a 12000 kilogramos por habitante
(gráfica 84).
.
Tabla 59. Resumen global de todos los sistemas – impacto por habitante (las columnas en rojo representan el reciclaje
del acero). Fuente: Elaboración propia.
87
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
MJ/hab
Energía / habitante xhabitante
Altura
Energía Incorporada/
x Altura
Respecto a la energía incorporada, cada habitante es responsable
de la emisión de 8000 MJ a 11000 MJ, si este habita un sistema
estructural en madera (gráfica 85).
35000,00
35000
30000,00
30000
MJ/m²
25000,00
25000
20000
20000,00
Si vive en un edificio con estructura en acero o mixta, la franja se
comprende entre 20000 y 30000 MJ. Finalmente, si el sistema es en
hormigón, el orden de magnitud está comprendido entre 12000 y 18000
MJ por habitante.
15000
15000,00
10000
10000,00
5000
5000,00
0
0,00
PB+1
PB + 1
PB+5
PB + 5
Cuando se considera el reciclaje, el impacto por habitante según
el sistema estructural casi no cambia, y se queda comprendido entre 7000
y 10000 MJ (gráfica 86).
PB+9
PB + 9
Número de plantas
Gráfica 85. Gráfica de barras
de todos los sistemas. Energía
incorporada por habitante, en función de la altura edificatoria
(Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia.
MJ/hab
Se observa también que para dos plantas conviene más construir
en madera, pero con la altura otros materiales pasan a ser igualmente
competitivos, como el caso de las losas postensadas y aligeradas de
hormigón.
Energía / habitante habitante
x Altura
Energía Incorporada/
x Altura
35000,00
35000
MJ/m²
30000,00
30000
H1
25000,00
25000
H2
20000,00
20000
H3
15000,00
15000
A1
10000,00
10000
AH1
M1
5000,00
5000
0,00
0
M2
PB+1
PB + 1
PB+5
PB + 5
PB+9
PB + 9
Número de plantas
Gráfica 86. Gráfica de barras de todos los sistemas. Energía
incorporada por habitante, en función de la altura edificatoria
(Acero con un 40% de segunda fusión).
Fuente: Elaboración propia.
88
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA Kg CO2 eq/hab En relación a las emisiones de CO2, las estructuras en acero y mixta repercuten aproximadamente 2000 a 2500 kilogramos de CO2 equivalente por habitante. Las soluciones en hormigón, 1500 kg para losas aligeradas y postensadas, y entre 1700 kg y 1900 kg en losa maciza. Ya las soluciones en madera repercuten de 200 a 300 kg, casi diez veces menos que el impacto generado por los otros sistemas (gráfica 87). Emisiones CO2 / habitante x Altura
Emisiones de CO
2/ m² x Altura 3000,00
3000 2500,00
2500 kg CO2 eq/m²
2000,00
2000 1500,00
1500 1000 1000,00
Cuando se considera el reciclaje, el impacto por habitante según el sistema estructural también es más homogéneo, y está comprendido entre 1000 y 1300 kilogramos de CO2 equivalente. Así, la diferencia respecto a las soluciones en madera decrece considerablemente (gráfica 88). 500 500,00
0 0,00
PB+1
PB+5
PB + 1 PB + 5 PB + 9
PB+9
Número de plantas
Gráfica 87. Gráfica de barras de todos los sistemas. Emisiones de CO2 por habitante, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de primera fusión). Fuente: Elaboración propia. Para finalizar el análisis del trabajo, se expone brevemente a continuación una simulación realizada en el programa informático Archisun. En este programa, se hizo una simulación de una planta del edificio de análisis, ubicada en tres distintas posiciones. Así, se consideró la planta a nivel del suelo, a nivel intermedio y en la cubierta. Con esto, se obtuvo el consumo promedio anual de cada planta, según su posición en el edificio, en kWh/m3. Kg CO2 eq/hab Emisiones CO2 / habitante x Altura
Emisiones de CO
2/ m² x Altura 3000,00
3000 2500,00
2500 H1
H2 kg CO2 eq/m²
2000,00
2000 H3 1500,00
1500 A1 1000 1000,00
AH1 Sabiéndose la energía incorporada de los sistemas por habitante, y considerando una vida útil de 75 años de una edificación, es posible comparar lo que un habitante necesita de un sistema estructural al año y cuanta energía necesita para habitar durante este periodo. 500 500,00
M1 M2
0 0,00
PB+1
PB+5
PB + 1 PB + 5 PB + 9
PB+9
Número de plantas
Gráfica 88. Gráfica de barras de todos los sistemas. Emisiones de CO2 por metro habitante, en función de la altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión). Fuente: Elaboración propia. Para diferenciar la posición de cada edificio, se consideraron diferentes coeficientes de adosamiento, y diferentes valores de transmitancia térmica de las superficies según el tipo de espacio adyacente (espacio interior, suelo, cubierta). El cálculo se basó en las directrices establecidas en el Documento de Ahorro de Energía del Código Técnico Español48. La descripción detallada de los cálculos se encuentra en el anexo 8.6 de este trabajo. 89 MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Básicamente se obtuvo como resultado que el
edificio simulado demanda un consumo energético anual
de unos 40 kWh/m³ (tabla 60). Como el volumen total de
la planta simulada es de 586 m³, el consumo total anual
es alrededor de 23440 kWh.
Volumen
People
Building use
Winter sensation T. average
Spring sensation T. average
Summer sensation T. average
Autumn sensation T. average
586.00
9.00
Permanent housing
8.58
19.69
26.81
22.44
Hot
Cold
586.00
9.00
Permanent housing
8.99
20.09
26.82
22.65
Cold
Hot
586.00
9.00
Permanent housing
9.02
21.00
27.07
22.87
Cold
Hot
Winter
Spring
Summer
autumn
Consumption
Heating
Cooling
Lighting
Hot water
Cooking
Others
3
(41.48 kWh/m year)
18.68
1.68
4.15
8.73
6.90
1.34
3
(38.61 kWh/m year)
15.77
1.72
4.15
8.73
6.90
1.34
En este caso, se puede adoptar la relación de que
1 kWh de electricidad consumida equivale a 500 g de CO2.
Así, se puede afirmar que una planta emite, al año,
aproximadamente 11700 kg de CO2 equivalente.
Considerando la ocupación de nueve personas
por planta (tabla 58) se puede estimar que cada usuario
necesita unos 2604 kWh al año para habitar una vivienda
(calefacción, refrigeración, iluminación, etc.), es decir,
9375 MJ al año, y emite 1300 kg de CO2 equivalente.
3
(41.20 kWh/m year)
17.89
2.18
4.15
8.73
6.90
1.34
Tabla 60. Simulación de una planta del edificio analizado en el programa Archisun: planta baja, planta intermedia y cubierta.
Fuente: Elaboración propia.
Por los resultados presentados en la tabla 59 de
este trabajo, un habitante necesita como promedio unos
16000 MJ destinados al sistema estructural de su
vivienda, si no se considera el reciclaje del acero. Ya con
el reciclaje, este valor pasa ser aproximadamente unos
9000 MJ.
En el caso de edificios de base hormigón, el
impacto energético de la estructura por habitante
equivale a su consumo energético a lo largo de un año y
medio a dos años. En el caso del acero y de la solución
mixta, dos años y medio a tres años. Por último, en el
caso de la madera, el periodo es de diez meses a un año.
90
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Teniendo en cuenta el reciclaje del acero, todas las soluciones
estructurales aquí analizadas tienen un impacto por habitante semejante a un
año de su consumo energético.
Así, considerándose un ciclo de vida útil de setenta e cinco años de
una edificación, el consumo energético de un habitante en este periodo sería
de aproximadamente 703125 MJ, valor cuarenta y cinco veces superior al que
representa la repercusión energética de los sistemas estructurales por
persona. Con el reciclaje esta diferencia es aún más grande, pues se consume
alrededor de 9000 MJ, lo que significaría unos 120 MJ por habitante al año.
Esto demuestra que sí es válido el esfuerzo en buscar la tecnología
más eficiente desde el punto de vista medioambiental, pero hay que
considerar que esto es algo mínimo dentro de todo el impacto que un
habitante puede generar en una ciudad, por el simple hecho de habitar.
Aquí se finaliza todo el análisis del trabajo. A continuación, se
presentan las consideraciones finales y conclusiones extraídas de esta tesina.
91
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
5. CONCLUSIONES
A partir del estudio realizado en la presente tesina, se pueden extraer
algunas conclusiones. Se presentan primeramente las conclusiones derivadas
del proceso metodológico del trabajo. A continuación, respecto al impacto
ambiental de los sistemas estructurales según la altura, se presentan las
conclusiones derivadas del análisis en la escala del metro cuadrado
construido. Seguidamente, en la escala de manzana y, por último, derivadas
de la relación con el consumo energético de un habitante. Finalmente, se
presentan las posibilidades de nuevos estudios y continuidad de este trabajo.
Primeramente, centrándose en el abordaje metodológico de la
investigación, se concluye que el programa informático CYPECAD se presenta
como una herramienta muy útil para sacar las cuantías de materiales en las
soluciones estructurales, siempre y cuando haya un conocimiento previo de
cálculo estructural.
En general, la simulación con el programa de cálculo estructural es más
precisa, y por esta razón resulta más eficiente que los cálculos aproximados
hechos a mano. Por lo tanto, se hace necesario simular la solución en losa
postensada en un programa específico para este fin, o solicitar el auxilio de
un profesional para estimar las cuantías con más precisión. Hecho esto, sería
posible afirmar con más exactitud si la solución en hormigón más eficiente es
la que lleva losa reticulada o postensada.
Las bases de datos utilizadas en el trabajo, BEDEC y Energy Manual,
aunque no toman en consideración todo el ciclo de vida de la edificación, son
herramientas útiles para averiguar el impacto de sistemas estructurales, al
menos en las fases de extracción de materia prima y producción de los
sistemas.
Respecto a los resultados obtenidos en las simulaciones, se puede afirmar
que todos los sistemas presentan un aumento en el ratio por metro cuadrado
en los tres parámetros analizados, según el incremento de pisos en la
edificación.
En el caso del peso por metraje cuadrado edificado, se verifica que la
solución H1 está alrededor de los 500 kg/m², la solución H2, de los 450 kg/m²,
y la solución H3, de los 430 kg/m². Por lo tanto, la solución H3 es la más ligera
de las tres situaciones en hormigón. Esta solución permite luces más grandes
y las losas son más ligeras debido a la postensión, y el impacto generado por
los pilares disminuye respecto a los dos sistemas anteriormente presentados.
La estructura vertical de estos sistemas representa del 15% al 20% del peso
total, dependiendo de la altura. El volumen de acero permanece básicamente
igual en los tres sistemas de hormigón, estando alrededor de un 3% del total.
El peso de la estructura de acero es evidentemente muchísimo menor que en
los sistemas anteriormente descritos, estando alrededor de los 250 kg/m2. El
peso de la solución AH1 es intermedio entre las soluciones de acero y
hormigón, estando alrededor de los 300 kg/m2. El aumento de peso según la
altura es más visible que en el caso A1, ya que en este caso los pilares son de
hormigón. En ambos casos, la estructura horizontal es el principal
responsable del peso de los sistemas, y el forjado colaborante representa del
75% al 95% de este peso. Respecto a la composición material, el hormigón
representa del 80% al 90% del peso total. Los sistemas de madera son los más
ligeros de los estudiados. Con el aumento del número de plantas, el ancho de
los tableros verticales aumenta proporcionalmente. Por este motivo, se
observa que la estructura vertical representa del 55% al 65% del peso total,
de acuerdo con la altura. El sistema M1 no llega a los 200 kg/m2, y el sistema
M2 no sobrepasa los 170 kg/m2.
92
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Respecto a la energía incorporada, la solución H1 está entre 650 y 750
MJ. La solución H2 está entre 500 y 650 MJ, un 20% menos que la solución
H1. La solución H3 tiene valores alrededor de los 500 MJ/m² también. En
estos tres sistemas, aunque represente sólo un 3% del peso de la estructura,
el acero representa aproximadamente un 60% de la energía incorporada del
sistema. Considerando el reciclaje de un 40% del acero de los sistemas, la
energía incorporada de estos materiales se ve reducida prácticamente a la
mitad. Así, los metales ceden plaza a los materiales pétreos en la energía
incorporada, dejando de ser los principales responsables del impacto
ambiental según este parámetro. Aunque ligera, la solución A1 tiene la
energía incorporada más alta de todos los sistemas analizados, con valores
que ultrapasan los 1000 MJ. Considerando el reciclaje, el impacto disminuye
un 50%, pero aún así es más alto si se compara con estructuras en hormigón
armado con acero reciclado. Así como ocurre con el peso, la solución AH1
posee impacto intermedio entre las soluciones de hormigón y acero, y con el
reciclaje, su energía incorporada no ultrapasa los 500 MJ/m². El impacto de la
solución M1 está alrededor de los 400 MJ/m², y de la M2, 350 MJ/m².
Finalmente, considerando las emisiones de CO2, la solución H1 tiene
desde 55 kg/m² a 75 kg/m², dependiendo de la existencia o no del reciclaje de
acero. En los dos casos, las emisiones generadas provienen mayoritariamente
de las losas, representando más de un 80% de las emisiones totales. En el
sistema H2, están entre los 50 y 65 kg/m², un 15% menos que lo verificado en
la losa maciza. El sistema H3, a su vez, tiene entre los 45 y 65 kg/m². Las
emisiones de CO2 del sistema A1 están alrededor de los 100 kg/m², mientras
que este valor se ve reducido a los 50 kg/m² cuando existe el reciclaje de
acero. La solución mixta AH1 emite entre 75 y 90 kg/m², disminuyendo con el
reciclaje un 50% también. Finalmente, las emisiones de CO2 de las
edificaciones de madera tienen los niveles más bajos. En el caso M1, las
emisiones totales no sobrepasan los 13 kg de CO2 equivalente/m², valor casi
cinco veces menor que la estructura con losa postensada, sistema que tiene
el menor impacto seguido de los sistemas de madera. El sistema M2 es aún
más eficiente en este parámetro, una vez que sus emisiones están alrededor
de los 10 kg/m², es decir, diez veces más bajo que el impacto producido por la
losa maciza.
En general, es posible comprobar la ligereza de los sistemas de
madera, y la pesadez del sistema de losa maciza. Se nota también claramente
que el sistema mixto es intermedio entre las soluciones de acero y hormigón.
Se verifica también que la solución mixta aumenta considerablemente su
peso por metro cuadrado con el incremento de altura, aproximándose o
igualándose al peso de los sistemas aligerados y postensados de hormigón.
También es posible observar que, a excepción de los sistemas de
madera, todas las soluciones presentan crecimiento exponencial de su
impacto según la altura. Se observa también que, con el reciclaje, los
sistemas contralaminados en madera dejan de ser los más eficientes,
cediendo plaza a los sistemas de hormigón y mixtos. A pesar de que el
impacto del acero se reduce bruscamente, aún es el responsable del impacto
mayor. Las soluciones en acero también lideran las emisiones, seguidas por
los sistemas mixtos, de hormigón, y, por último, de madera. Con el reciclaje
del acero, este ranking cambia su orden, y los sistemas de hormigón pasan a
liderar el impacto. Aunque con la reducción, la madera es esencialmente el
material constructivo que genera menores emisiones.
Se observa que lo que cambia principalmente en los sistemas de
hormigón es la cantidad de barras de acero. En el sistema metálico, se
aumentan las secciones de los pilares. Este incremento de acero hace que el
impacto del sistema metálico sea mucho más exponencial que el de las dos
otras técnicas analizadas. Finalmente, los sistemas estructurales de madera
incrementan su impacto en función de la altura edificatoria una vez que los
muros verticales aumentan su espesor para reaccionar frente a las fuerzas
que surgen con el aumento de la cantidad de plantas.
93
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Concluyendo, de manera general, las soluciones de madera demuestran
ser las más eficientes para las tres alturas. El único inconveniente es que no
hay construcciones actuales en madera con más de diez plantas. Sin embargo,
si consideramos el reciclaje, los sistemas de acero pasan a ser más
sostenibles, con mejores resultados incluso respecto a los sistemas de
hormigón.
Otra conclusión relevante tratada en el desarrollo de la tesina es la
importancia de la densidad edificatoria en el impacto medioambiental. Se
observa que el impacto ambiental por habitante es prácticamente el mismo
en las tres alturas edificatorias al considerar el reciclaje (gráficas 84 a 88).
Respecto a los sistemas de hormigón, se observa que requieren
aproximadamente 11000 kilogramos por habitante. El sistema A1, 6000 kg, y
el AH1, 7500 kg. Por último, en las soluciones M1 y M2, cada habitante
demanda 4000 kg de material. Respecto a la energía incorporada, cada
habitante es responsable de la emisión de 12000 y 18000 MJ, si éste habita
un sistema estructural de hormigón. En estructuras de acero o mixtas, la
franja se comprende entre 20000 y 30000 MJ. Finalmente, si el sistema es de
madera, el orden de magnitud está comprendido entre 8000 MJ a 11000 MJ
por habitante.
Cuando se considera el reciclaje, el impacto es prácticamente el mismo
para todos los sistemas estructurales, y se queda comprendido entre 7000 y
10000 MJ. Se observa que para dos plantas conviene más construir en
madera, pero con la altura otros materiales pasan a ser igualmente eficientes,
como el caso de las losas postensadas y aligeradas de hormigón. En relación a
las emisiones de CO2, el sistema H1 emite 1800 kg de CO2, las soluciones H2 y
H3, 1500 kg. Los sistemas A1 y AH1 repercuten de 2000 a 2500 kg, y por
último, las soluciones M1 y M2 repercuten de 200 a 300 kg, casi diez veces
menos que el impacto generado por los otros sistemas. Si se considera el
reciclaje, el impacto por habitante según el sistema estructural también es
más homogéneo y está comprendido entre 1000 y 1300 kilogramos de CO2
equivalente para todos los sistemas.
De esta manera, compactar una ciudad, utilizando la densidad edificatoria
como instrumento, no repercute significativamente en el impacto de la
construcción de los edificios. Si se considera el impacto generado por toda la
urbanización de una ciudad, esta repercusión del impacto se ve aún más
reducida. Sin embargo, se hace necesario un estudio más amplio con otras
alturas para verificar si existe un límite para esta condición o si esto se aplica
a cualquier tipología habitacional.
Para finalizar, se presentan las conclusiones respecto a la comparación
entre la energía por habitante respecto a la estructura del edificio y a su
consumo energético.
Según la simulación presentada en la tesina, se puede estimar que cada
usuario necesita unos 2600 kWh al año para habitar una vivienda
(calefacción, refrigeración, iluminación, etc.), es decir, 9375 MJ al año, y
emite 1300 kg de CO2 equivalente. En el caso de edificios de base hormigón,
el impacto energético de la estructura por habitante equivale a su consumo
energético de un año y medio a dos años. En el caso del acero y de la solución
mixta, dos años y medio a tres años. Por último, en el caso de la madera, el
periodo es de diez meses a un año. Teniendo en cuenta el reciclaje del acero,
todas las soluciones estructurales aquí analizadas tienen un impacto por
habitante semejante a un año de su consumo energético. Así,
considerándose un ciclo de vida útil de setenta y cinco años de una
edificación, el consumo energético de un habitante en este periodo sería de
aproximadamente 703000 MJ, valor cuarenta y cinco veces superior al que
representa la repercusión energética de los sistemas estructurales por
persona, y con el reciclaje esta diferencia es aún más grande.
Los datos obtenidos en esta tesina colaboran en la elección de una
tecnología constructiva u otra según la altura, pero hay que tener en cuenta
94
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
que el impacto ambiental de los sistemas analizados no resulta tan dispar
cuando se considera el reciclaje del acero en un 40%.
Por esta razón, los valores expresados aquí contribuyen en la decisión,
siendo considerados un parámetro más en las decisiones urbanísticas. Sin
embargo, para un caso específico, se deben tener en cuenta también las
características que hacen que un material sea adecuado para cumplir
funciones estructurales, sus propiedades mecánicas y su coste. Además, no se
pueden dejar de lado sus propiedades de impermeabilidad y durabilidad ante
la intemperie, y de aislamiento térmico y acústico, por ejemplo. Añadido a
esto, hay que analizar todo el ciclo de vida de los sistemas, incluyendo
parámetros como disponibilidad y proximidad de materia prima, el
transporte, etc. Finalmente, se hace extremamente necesario crear
estrategias de gestión del edificio durante su vida útil y su derribo, intentando
al máximo cerrar los ciclos materiales (figuras 63 y 64).
Figura 63. Ciclo material abierto
Fuente: Bagrera, 2007.
Todo el trabajo desarrollado en esta tesina demuestra que sí es válido el
esfuerzo de buscar la tecnología más eficiente desde el punto de vista
medioambiental, pero hay que considerar que esto es algo mínimo dentro de
todo el impacto que un habitante puede generar en una ciudad, por el simple
hecho de habitar.
Como posibilidad de continuidad de este trabajo, se propone una
profundización del tema estudiándose otras alturas edificatorias y distintas
composiciones de tejido urbano, siendo así posible analizar más modelos de
ciudades.
Como conclusión final, se puede afirmar que esta tesina cumple su
objetivo inicial propuesto, pues evalúa el impacto medioambiental de algunas
soluciones estructurales edificatorias, y cómo éste varía según el aumento de
la altura de la construcción.
Figura 64. Ciclo material cerrado.
Fuente: Sagrera, 2007.
95
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
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(58) http://www.cafedelasciudades.com.ar/tendencias10_2.htm
(59) http://www.construccionenacero.com/paginas/inicio.aspx
(60) http://www.cubitec.cl
(61) http://www.detail.de/Plus/Wettbewerbe/En/DETAILPreis2009/Index
(62) http://www.ecohabitar.org/pdf/ccconssost.pdf
(63) http://www.electrosector.com
(64) http://www.emporiumdacriacao.com.br
(71) http://hormipresa.com
(72) http://www.incoperfil.com
(73) http://www.inlandcanada.com
(74) http://www.itec.es/nouBedec.e/bedec.aspx
(75) http://www.kaden-klingbeil.de
(76) http://www.klh.at
(77) http://www.mma.es
(78) http://www.obrasonline.com
(79) http://www.paisajelimpio.com/aceroreciclado.htm
99
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
(80) http://www.plataformaarquitectura.cl
(81) http://www.rae.es
(82) http://www.societatorganica.com
(83) http://www.solarengenharia.com.br
(84) http://www.sostenibilidad-es.org
(85) http://www.tectoweb.com
(86) http://www.waughthistleton.com
(87) http://webs.demasiado.com
100
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
7. ÍNDICE REMISIVO
7.1. LISTADO DE FIGURAS
CAPÍTULO 2
-
Figura 01. Centro de producción de áridos reciclados.
Figura 02. Muestra de áridos reciclados.
Figura 03. Chatarra de acero.
Figura 04. Combustión de la madera.
Figura 05. Ciclo de vida de la madera.
Figura 06. Hormigón en su forma liquida.
Figura 07. Armadura de pilar de hormigón armado.
Figura 08. Secciones constructivas de un pilar de hormigón armado.
Figura 09. Esquema de losa maciza de hormigón - Planta.
Figura 10. Esquema de losa maciza de hormigón - Sección.
Figura 11. Detalle de losa maciza de hormigón armado en sección.
Figura 12. Losa maciza de hormigón armado.
Figura 13. Edificio Copan, en São Paulo, representativo de la técnica
del hormigón armado en edificios de viviendas.
Figura 14. Esquema de losa reticulada de hormigón - Planta.
Figura 15. Esquema de losa reticulada de hormigón – Sección.
Figura 16. Detalle de losa maciza de hormigón armado en sección.
Figura 17. Losa reticulada de hormigón armado.
Figura 18. Finalización de losa reticulada de hormigón armado.
Figura 19. Ejemplo de edificio siendo construido con forjado
reticulado y pilares de hormigón armado.
-
-
-
Figura 20. Cuatro cordones, formados cada uno por veinte alambres
de acero de alta resistencia, preparados en el tablero de un puente
para tesar.
Figura 21. Postensión de pista en al autódromo de Interlagos, en São
Paulo, Brasil.
Figura 22. Edificio Seagram, en Nueva York: uno de los íconos de la
construcción metálica.
Figura 23. Representación axonométrica de un pilar de acero.
Figura 24. Ejemplos de secciones de pilares o vigas metálicas.
Figura 25. Detalle constructivo de forjado con chapa colaborante
sobre estructura metálica.
Figura 26. Forjado colaborante en sección.
Figura 27. Perspectiva axonométrica de forjado colaborante sobre
vigueta metálica.
Figura 28. Protección con pintura intumescente:
capa de
imprimación (azul), capa intumescente (rosa), pintura de acabado
(rojo).
Figura 29. Protección mediante productos proyectados.
Figura 30. Protección mediante placas, generalmente de yeso.
Figura 31. Protección mediante pantallas: principio de techo
suspendido resistente al fuego.
Figura 32. Protección mediante pantallas: pilar integrado en los
tabiques.
Figura 33. Forjado colaborante con una plancha cortafuego.
Figura 34. Paneles contralaminados de madera.
101
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
Figura 35. Número impar de chapas - la orientación de las fibras es
perpendicular entre las chapas.
Figura 36. Detalle constructivo del panel de madera, en sección.
Figura 37. Vista del edificio Stadhaus, en Londres.
Figura 38. Interior del edificio Stadhaus.
Figura 39. Planta tipo del edificio Stadhaus.
Figura 40. Perspectiva axonométrica de un forjado de viguetas de
madera.
Figura 41. Forjado de viguetas siendo transportado hasta la obra.
Figura 42. Forjado de viguetas de madera en una edificación.
Figura 43. Forjado de viguetas a muestra en la Universidad de
Cambridge.
Figura 44. Revestimiento del forjado de viguetas, proporcionando
estabilidad al fuego.
CAPÍTULO 3
-
Figura 45. Planta bajo del edificio analizado.
Figura 46. Planta tipo del edificio analizado.
Figura 47. Descomposición del edificio en bloques que se repiten,
para facilitar el análisis.
Figura 48. Planta baja del bloque A.
Figura 49. Planta tipo del bloque A.
Figura 50. Pantalla inicial del programa CYPECAD.
Figura 51. Losa postesada de hormigón analizada por Societat
Orgánica.
Figura 52. Esquema estructural para las soluciones H1 y H2.
Figura 53. Esquema estructural para la solución H3.
Figura 54. Esquema estructural para la solución A1.
Figura 55. Esquema estructural para la solución AH1.
-
Figura 56. Esquema estructural para las soluciones M1 y M2 – planta
baja.
Figura 57. Esquema estructural para las soluciones M1 y M2 – planta
tipo.
Figura 58. Página inicial del banco BEDEC.
Figura 59. Portada del libro Energy Manual.
Figura 60. Acciones horizontales en la edificación.
Figura 61. Acciones verticales en la edificación.
CAPÍTULO 4
-
Figura 62. Esquema gráfico de valoración de la eficiencia de los
sistemas.
CAPÍTULO 5
-
Figura 63. Ciclo material abierto.
Figura 64. Ciclo material cerrado.
102
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
7.2. LISTADO DE GRÁFICAS
CAPÍTULO 1
-
Gráfica 01. Variación de las emisiones de CO2 en España (%).
Gráfica 02. Evolución de las emisiones del sector de la edificación (Gg
CO2).
Gráfica 03. Densidad urbana (hab/ha) por ciudades en España. Año
2007.
-
-
-
CAPÍTULO 3
-
Gráfica 04. Cantidad de acero según el aumento del número de
plantas – efecto de la gravedad y del viento.
Gráfica 05. Desglose de costes referentes a solicitaciones horizontales
y verticales, según el aumento de la altura edificatoria.
-
-
CAPITULO 4
-
-
Gráfica 06. Sistema H1. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 07. Sistema H1. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 08. Sistema H1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 09. Sistema H1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
-
-
Gráfica 10. Sistema H1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero con un 40% de
segunda fusión).
Gráfica 11. Sistema H1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 12. Sistema H1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 13. Sistema H1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 14. Sistema H1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 15. Sistema H1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 16. Sistema H2. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 17. Sistema H2. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 18. Sistema H2. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
103
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
-
-
-
-
-
-
Gráfica 19. Sistema H2. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 20. Sistema H2. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero con un 40% de
segunda fusión).
Gráfica 21. Sistema H2. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 22. Sistema H2. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 23. Sistema H2. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 24. Sistema H2. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 25. Sistema H2. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 26. Sistema H3. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 27. Sistema H3. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 28. Sistema H3. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
-
-
-
-
-
-
Gráfica 29. Sistema H3. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 30. Sistema H3. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 31. Sistema H3. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 32. Sistema H3. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 33. Sistema H3. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 34. Sistema H3. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 35. Sistema H3. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 36. Sistema A1. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 37. Sistema A1. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 38. Sistema A1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
104
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
-
-
-
-
-
Gráfica 39. Sistema A1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 40. Sistema A1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 41. Sistema A1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 42. Sistema A1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 43. Sistema A1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 44. Sistema A1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 45. Sistema A1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 46. Sistema AH1. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 47. Sistema AH1. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 48. Sistema AH1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
-
-
-
-
-
-
Gráfica 49. Sistema AH1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 50. Sistema AH1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 51. Sistema AH1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 52. Sistema AH1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 53. Sistema AH1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 54. Sistema AH1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función del
altura edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 55. Sistema AH1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura (Acero con un 40%
de segunda fusión).
Gráfica 56. Sistema M1. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 57. Sistema M1. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 58. Sistema M1. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 59. Sistema M1. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura.
105
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
-
-
Gráfica 60. Sistema M1. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 61. Sistema M1. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura.
Gráfica 62. Sistema M2. Peso por metro cuadrado construido, en
función de la altura edificatoria.
Gráfica 63. Sistema M2. Análisis del peso por subsistemas y
materiales, en función de la altura.
Gráfica 64. Sistema M2. Energía incorporada por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 65. Sistema M2. Análisis de la energía incorporada por
subsistemas y materiales, en función de la altura.
Gráfica 66. Sistema M2. Emisiones de CO2 por metro cuadrado
construido, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 67. Sistema M2. Análisis de las emisiones de CO2 por
subsistemas y materiales, en función de la altura.
Gráfica 68. Resumen global de todos los sistemas. Peso por metro
cuadrado construido, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 69. Resumen global de todos los sistemas. Energía
incorporada por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria (Acero 100% de primera fusión).
Gráfica 70. Resumen global de todos los sistemas. Energía
incorporada por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 71. Resumen global de todos los sistemas. Emisiones de CO2
por metro cuadrado construido, en función de la altura edificatoria
(Acero 100% de primera fusión).
-
-
-
-
-
-
Gráfica 72. Resumen global de todos los sistemas. Emisiones de CO2
por metro cuadrado construido, en función de la altura edificatoria
(Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 73. Gráfica de barras de todos los sistemas. Peso por metro
cuadrado construido, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 74. Gráfica de barras de todos los sistemas. Energía
incorporada por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria (Acero 100% de primera fusión).
Gráfica 75. Gráfica de barras de todos los sistemas. Energía
incorporada por metro cuadrado construido, en función de la altura
edificatoria (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 76. Gráfica de barras de todos los sistemas. Emisiones de CO2
por metro cuadrado construido, en función de la altura edificatoria
(Acero 100% de primera fusión).
Gráfica 77. Gráfica de barras de todos los sistemas. Emisiones de CO2
por metro cuadrado construido, en función de la altura edificatoria
(Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 78. Eficiencia comparada de los sistemas para edificación con
dos plantas (Acero 100% de primera fusión).
Gráfica 79. Eficiencia comparada de los sistemas para edificación con
dos plantas (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 80. Eficiencia comparada de los sistemas para edificación con
seis plantas (Acero 100% de primera fusión).
Gráfica 81. Eficiencia comparada de los sistemas para edificación con
seis plantas (Acero con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 82. Eficiencia comparada de los sistemas para edificación con
diez plantas (Acero 100% de primera fusión).
Gráfica 83. Eficiencia comparada de los sistemas para edificación con
diez plantas (Acero con un 40% de segunda fusión).
106
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
-
-
-
Gráfica 84. Gráfica de barras de todos los sistemas. Peso por
habitante, en función de la altura edificatoria.
Gráfica 85. Gráfica de barras de todos los sistemas. Energía
incorporada por habitante, en función de la altura edificatoria (Acero
100% de primera fusión).
Gráfica 86. Gráfica de barras de todos los sistemas. Energía
incorporada por habitante, en función de la altura edificatoria (Acero
con un 40% de segunda fusión).
Gráfica 87. Gráfica de barras de todos los sistemas. Emisiones de CO2
por habitante, en función de la altura edificatoria (Acero 100% de
primera fusión).
Gráfica 88. Gráfica de barras de todos los sistemas. Emisiones de CO2
por metro habitante, en función de la altura edificatoria (Acero con
un 40% de segunda fusión).
107
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
7.3. LISTADO DE TABLAS
CAPÍTULO 1
-
Tabla 01. Emisiones, energía y masa de un edificio de referencia.
Tabla 02. Análisis comparativo del impacto producido por tres tipos
de viviendas.
Tabla 03. Análisis comparativo del impacto producido por nueve
bloques organizados de manera distinta en el espacio.
CAPÍTULO 2
-
Tabla 04. Cuadro Impacto ambiental de algunos materiales de
construcción.
Tabla 05. Caracterización de los sistemas constructivos en base
hormigón.
Tabla 06. Caracterización de los sistemas constructivos en base acero.
Tabla 07. Caracterización de los sistemas constructivos en base mixta.
Tabla 08. Caracterización de los sistemas constructivos en base
madera.
CAPÍTULO 3
-
Tabla 09. Cuantías obtenidas en el programa CYPECAD, para solución
H1.
Tabla 10. Cuantías obtenidas en el programa CYPECAD, para solución
H2.
Tabla 11. Cuantías obtenidas en el programa CYPECAD, para solución
A1.
Tabla 12. Comparativo entre losa maciza y losa postesada de
hormigón.
-
-
Tabla 13. Impacto Ambiental del Acero.
Tabla 14. Impacto Ambiental del acero con un 40% de reciclaje.
Tabla 15. Caracterización de los sistemas constructivos – Peso y
Emisiones de CO2, considerando acero 100% de primera fusión.
Tabla 16. Caracterización de los sistemas constructivos – Energía
incorporada, considerando acero 100% de primera fusión.
Tabla 17. Caracterización de los sistemas constructivos – Peso y
Emisiones de CO2, considerando acero 60% de primera fusión y 40%
de segunda fusión.
Tabla 18. Caracterización de los sistemas constructivos – Energía
incorporada, considerando acero 60% de primera fusión y 40% de
segunda fusión.
CAPITULO 4
-
-
-
Tabla 19. Sistema H1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 20. Sistema H1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 21. Sistema H1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 22. Sistema H1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 23. Sistema H1 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
108
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
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-
-
-
-
Tabla 24. Sistema H1 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda
fusión).
Tabla 25. Sistema H2 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 26. Sistema H2 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 27. Sistema H2 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 28. Sistema H2 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 29. Sistema H2 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 30. Sistema H2 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda
fusión).
Tabla 31. Sistema H3 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 32. Sistema H3 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 33. Sistema H3 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 34. Sistema H3 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
-
-
-
-
-
-
Tabla 35. Sistema H3 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 36. Sistema H3 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda
fusión).
Tabla 37. Sistema A1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 38. Sistema A1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 39. Sistema A1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 40. Sistema A1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 41. Sistema A1 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 42. Sistema H1 - Resumen global del sistema, para tres distintas
alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda
fusión).
Tabla 43. Sistema AH1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 44. Sistema AH1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 45. Sistema AH1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
109
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
-
-
-
-
Tabla 46. Sistema AH1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40%
de segunda fusión).
Tabla 47. Sistema AH1 - Resumen global del sistema, para tres
distintas alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 48. Sistema AH1 - Resumen global del sistema, para tres
distintas alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de
segunda fusión).
Tabla 49. Sistema M1 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias.
Tabla 50. Sistema M1 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias.
Tabla 51. Sistema M1 - Resumen global del sistema, para tres
distintas alturas edificatorias.
Tabla 52. Sistema M2 - Resumen por subsistemas estructurales, para
tres distintas alturas edificatorias.
Tabla 53. Sistema M2 - Resumen por origen de los materiales, para
tres distintas alturas edificatorias.
Tabla 54. Sistema M2 - Resumen global del sistema, para tres
distintas alturas edificatorias.
Tabla 55. Resumen global de todos los sistemas, para tres distintas
alturas edificatorias (100% acero de primera fusión).
Tabla 56. Resumen global de todos los sistemas, para tres distintas
alturas edificatorias (60% acero de primera fusión, 40% de segunda
fusión).
Tabla 57. Eficiencia comparada de los sistemas (las columnas en rojo
representan el reciclaje del acero).
Tabla 58. Cálculo de la densidad de las tres manzanas evaluadas en la
tesina.
-
Tabla 59. Resumen global de todos los sistemas – impacto por
habitante (las columnas en rojo representan el reciclaje del acero).
Tabla 60. Simulación de una planta del edificio analizado en el
programa Archisun: planta baja, planta intermedia y cubierta.
110
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
8. ANEXOS
8.1. CUANTÍAS DE MATERIALES EXTRAÍDAS DEL PROGRAMA CYPECAD
111
SISTEMA H1
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
112
SISTEMA H2
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
113
SISTEMA A1
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
114
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
8.2. CUANTÍAS DE LOS MATERIALES DE LOS SISTEMAS DE BASE MADERA
115
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Para la simulación de los sistemas de madera se consideró el esquema estructural
al lado. A continuación se presentan los cálculos realizados para estimación de las cuantías
de material.
Según orientación de FinnForest, se consideró tanto para el sistema M1 como para
el M2, muros verticales de 85 mm para edificios de dos plantas, 135 mm para seis plantas,
y 162 mm para diez plantas.
En el caso de los paneles horizontales del sistema M1, se utilizó como referencia la
tabla abajo. De esta manera, se consideraron forjados de 115 mm, 125 mm y 135 mm,
respectivamente, para los edificios de dos, seis y diez pisos.
Figura A. Sistema estructural del
edificio, en madera – planta baja.
Fuente: Elaboración propia.
Figura B. Sistema estructural del
edificio, en madera – planta tipo.
Fuente: Elaboración propia.
Figura C. Cuadro para el predimensionado de
forjados contralaminados de madera.
Fuente: FinnForest.
116
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
En el caso del dimensionado del forjado de viguetas de madera, se consideró las
recomendaciones de proyecto en el Manual de Finnforest para Viguetas Kerto22.
Para edificios residenciales, el manual recomienda la adopción de los números
referentes a Cargas tipo “A”. Para estas cargas, se presenta una tabla de referencia con las
secciones de las viguetas, que fue adoptada en esta tesina. De esta manera, a partir de
estos parámetros, presiéntanse los cálculos para estimar la cantidad de material utilizado
en e forjado del sistema M2:
Figura D. Cargas actuantes en
un edificio de viviendas.
Fuente: FinnForest.
Figura E. Secciones de las viguetas
de madera, según la luz entre los
apoyos. Fuente: FinnForest.
Forjado de viguetas
Altura del forjado: 125mm
Viguetas Kerto: 57 mm x 300 mm
Panel horizontal: 27 mm
Distancia intereje entre paneles: 600 mm
Ancho de los paneles: 1,80 m2
600 mm
1 forjado de 1,80 m2 ( 1,00 m x 1,80 m)
* Cada forjado es compuesto por un panel horizontal que tiene 1 metro de ancho por 1,80 de largo y cinco viguetas de 0,57 cm x 0,30 cm.
PB + 1
Area viguetas
Paneles
cuantidad ancho(m) largo (m)
5
1
0,057
1
1
1,8
Alto(m)
0,3
0,027
volúmen (m3/panel)
0,0855
0,0486
area total (m2)
376,28
376,28
volúmen total(m3)
17,87
10,16
PB + 5
Area viguetas
Paneles
cuantidad ancho(m) largo (m)
5
1
0,057
1
1
1,8
Alto(m)
0,3
0,027
volúmen (m3/panel)
0,0855
0,0486
area total (m2)
1090,56
1090,56
volúmen total(m3)
51,80
29,45
PB + 9
Area viguetas
Paneles
cuantidad ancho(m) largo (m)
5
1
0,057
1
1
1,8
Alto(m)
0,3
0,027
volúmen (m3/panel)
0,0855
0,0486
area total (m2)
1804,84
1804,84
volúmen total (m3)
85,73
48,73
117
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
8.3. CÁLCULO DEL IMPACTO AMBIENTAL DEL ACERO - 40% DE RECICLAJE
118
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
En este anexo se presenta el cálculo detallado realizado para
obtención del impacto ambiental producido por el acero que contiene un 40%
de material reciclado en su composición.
(MJ/kg)
(kg CO2 eq/kg)
1,7
Acero con 100% 1a fusión
24
Acero con 15% 1a fusión y 85% de 2a
-12
-0,71
fusion A. Impacto Ambiental del Acero. Fuente: Hegger; 2008.
Figura
Emisiones de CO2
0,15 x (acero de 1a fusion) + 0,85 x (acero de 2a fusion) = -0,71
(0,15 X 1,7) + (0, 85 x y) = -0,71
1 y = -1,14
Energía incorporada
0,15 x (acero de 1a fusion) + 0,85 x (acero de 2a fusion) = -12
(0,15 X 24) + (0, 85 x y) = -12
1 y = -18,35
Entonces:
Considerando 60% 1 fusion y 40% segunda fusion tenemos:
0,60 x (acero de 1a fusion) + 0,40 x (acero de 2a fusion) = x
(0,6 x 24) + (0,4 x (-18,85)) =
x = 7,06
Entonces:
Considerando 60% 1 fusion y 40% segunda fusion tenemos:
0,60 x (acero de 1a fusion) + 0,40 x (acero de 2a fusion) = x
(0,6 x 1,7) + (0,4 x (-1,14)) =
x = 0,564
Traspasando el porcentaje al banco BEDEC
1a fusión/ 2a
(MJ/kg)
fusión
100% / 0%
24
60% / 40%
7,06
Energy Manual
reducción
71%
(kg CO2 eq/kg)
1,7
0,56
Bedec
reducción
67%
(MJ/kg) (kg CO2 eq/kg)
35
2,82
10,30
0,94
119
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
8.4. TABLAS DEL CÁLCULO DE IMPACTO MEDIOAMBIENTAL – SIN RECICLAJE
120
SISTEMAS H1 Y H2
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
121
SISTEMAS H3 Y A1
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
122
SISTEMAS AH1, M1 Y M2
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
123
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
8.5. TABLAS DEL CÁLCULO DE IMPACTO MEDIOAMBIENTAL – CON RECICLAJE
124
SISTEMAS H1 Y H2
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
125
SISTEMAS H3 Y A1
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
126
SISTEMA AH1
Máster Aem – El Material Constructivo y la Densidad Urbana
127
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
8.6. CÁLCULOS EN EL PROGRAMA ARCHISUN
128
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
En este anexo se presentan los documentos técnicos utilizados como referencia en la simulación de las plantas en el programa Archisun.
Figura A. Valores de transmitancia térmica máxima
de cerramientos y particiones de la envolvente
térmica, según la zona climática. Fuente:
Documento básico HE – Ahorro de Energía (CTE).
129
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
Figura B. Valores característicos
de la sobrecarga de uso. Fuente:
Documento
básico
SE
–
Seguridad Estructural (CTE).
130
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
FORMA
DIMENSIONES FÍSICAS DEL RECINTO
l (m)
b (m)
14,70
12,75
h (m)
3,00
Vt (m³)
586,31
AREA REAL PLANTA (m²)
12,9
195,44
SUPERFICIE
SUELO
TECHO
E
S
O
N
TOTAL (Sg)
15,15
Sp(m²)
195,44
195,44
45,45
38,70
45,45
38,70
559,17
ELEMENTOS DE LA PIEL
SUELO
TECHO
E
S
O
N
TOTAL
Superficies de la piel (m²)
Sp
Sas
Sad
195,44
195,44
0,00
195,44
0,00
195,44
45,45
0,00
45,45
38,70
0,00
0,00
45,45
0,00
45,45
38,70
0,00
0,00
559,17
195,44
286,34
Superficies de la piel (m²)
Sas
Sad
0,00
195,44
0,00
195,44
0,00
45,45
0,00
0,00
0,00
45,45
0,00
0,00
0,00
481,78
Superficies de la piel (m²)
Sas
Sad
0,00
195,44
0,00
0,00
0,00
45,45
0,00
0,00
0,00
45,45
0,00
0,00
0,00
286,34
131
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
1. ASENTAMIENTO (AS)
1. ASENTAMIENTO (AS)
AS =S as/ Sg
AS =S as/ Sg
0,35
0,35
0,00
0,00
SUPERFICIE
SUPERFICIE
SUELO
SUELO
TECHO
TECHO
E
E
S
S
O
O
N
N
Asi (%)
Asi (%)
1,00
1,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Asi (%)
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Asi (%)
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
AD=S ad/Sg
AD=S ad/Sg
0,51
0,51
0,86
0,51
SUPERFICIE
SUPERFICIE
SUELO
SUELO
TECHO
TECHO
E
E
S
S
O
O
N
N
Adi (%)
Adi (%)
0,00
0,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,00
0,00
1,00
1,00
0,00
0,00
Adi (%)
1,00
1,00
1,00
0,00
1,00
0,00
Adi (%)
1,00
0,00
1,00
0,00
1,00
0,00
2. ADOSAMIENTO (AD)
2. ADOSAMIENTO (AD)
132
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
3. OPACIDAD Y TRANSPARENCIA
SUPERFICIE
E
S
O
N
OPACO
45,45
34,20
45,45
34,95
TRANSPARENTE
PRACTIC.
FIJO
0,00
0,00
4,50
0,00
0,00
0,00
3,75
0,00
3. PESADEZ (PS)
ELEMENTO
FE
FS
HS
FO
FN
HN
S
E
SUPERFICIE (m²)
PESO/SUPERFICIE (kg/m²)
VOLÚMEN DEL CERRAMIENTO (m3)
PESO INTERIOR (kg)
TECHO
TOTAL
ρi
50% DEL
TOTAL
(Kg/m³)
7575
-
-
-
-
-
1111,11
-
9030
-
-
-
-
1555,56
-
-
7575
-
-
-
1111,11
-
-
-
9030
-
-
1555,56
-
-
-
-
39087
-
1333,33
-
-
-
-
39087
1333,33
E
7.575,00
45,45
166,67
S
9.030,00
38,70
233,33
O
7.575,00
45,45
166,67
6,82
5,81
6,82
T
PESO (kg)
PESO DEL ELEMENTO POR SUPERFICIE (kg)
S
O
N
SUELO
N
TECHO
SUELO
9.030,00 39.087,00 39.087,00
38,70
195,44
195,44
233,33
200,00
200,00
5,81
29,32
29,32
111.384,00
195,44
569,93
29,32
55.692,00
97,72
284,96
ρm
1333,3
14,66
39.087,00
66,67
133
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
SUPERFICIE ELEMENTO
FE
E
S
O
N
SUELO
TECHO
FS
HS
FO
FN
HN
S
T
Si
45,45
34,20
4,50
45,45
34,95
3,75
195,44
195,44
Ki
1,00
0,73
4,40
1,00
0,73
3,40
0,73
1,00
Σ (S'i * K'i)
SUPERFICIE Σ (S'i * K'i)
E
45,45
S
44,77
O
45,45
N
38,26
SUELO
142,67
TECHO
195,44
S
45,45
38,70
45,45
38,70
195,44
195,44
Si * Ki
45,45
24,97
19,80
45,45
25,51
12,75
142,67
195,44
512,03
Km
1,00
1,16
1,00
0,99
0,73
1,00
Si
Ki
45,45
34,20
4,50
45,45
34,95
3,75
195,44
195,44
Si * Ki
1,00
45,45
0,73
24,97
4,40
19,80
1,00
45,45
0,73
25,51
3,40
12,75
1,00
195,44
1,00
195,44
Σ (S'i * K'i)
564,80
Σ (S'i * K'i)
45,45
44,77
45,45
38,26
195,44
195,44
S
45,45
38,70
45,45
38,70
195,44
195,44
Km
1,00
1,16
1,00
0,99
1,00
1,00
Si
Ki
45,45
34,20
4,50
45,45
34,95
3,75
195,44
195,44
Si * Ki
1,00
45,45
0,73
24,97
4,40
19,80
1,00
45,45
0,73
25,51
3,40
12,75
1,00
195,44
0,41
80,13
Σ (S'i * K'i)
449,49
Σ (S'i * K'i)
45,45
44,77
45,45
38,26
195,44
80,13
S
45,45
38,70
45,45
38,70
195,44
195,44
Km
1,00
1,16
1,00
0,99
1,00
0,41
134
MÁSTER AEM – EL MATERIAL CONSTRUCTIVO Y LA DENSIDAD URBANA
135
Fin